Rs-триггер

 

Изобретение относится к автоматике , вычислительной технике и электронике и может быть использовано при построении цифровых систем с высоким коэффициентом готовности. RS-триггер содержит двухвходовые элементы И-НЕ 1 и 2 и индикаторы 3 и 4. Введение элементов ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13 и использование в качестве двухвходовых элементов И-НЕ троичных элементов И-НЕ повьшают надежность 3 работе КЗ-триггера. з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 К 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ут- ., фКр Фо т " с4 ф

:В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО Д1"ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3968458/24-2 1 (22) 22. 10. 85 (46) 23.04.88. Бюл. Ф 15 (71) Стахановский филиал Коммунарского горно-металлургического института (72) В.П.Карчевский (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1193798, кл. Н 03 К 19/14, 1983. (54) RS-ТРИГГЕР (57) Изобретение относится к автомаÄÄSUÄÄ 1390790 А1 тике, вычислительной технике и электронике и может быть использовано при построении цифровых систем с высоким коэффициентом готовности.

RS-триггер содержит двухвходовые элементы И-НЕ 1 и 2 и индикаторы 3 и 4. Введение элементов ПОВТОРЕНИЕ

12 и 13 и использование в качестве двухвходовых элементов И-НЕ троичных элементов И-НЕ повьппают надежность в работе RS-триггера.1 з.п. ф-лы, 3 ил. 4 табл.

1390790

Вход 2 Выход

0 1

1 0

Таблица 2

Строка Вход

Выход

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и электронике и может быть использовано при построении цифровых систем с высоким коэффициентом готовности.

Цель изобретения — повышение надежности работы RS-триггера.

На фиг.1 показана структурная 10 схема RS-триггера; на фиг.2 — принципиальная схема RS-триггера; на фиг.3 — схема включения элемента индикации.

RS-триггер (фиг.1) содержит перsbN 1 и второй 2 двухвходовые элементы И-НЕ, первый 3 и второй 4 индикаторы шины положительного 5 и отрицательного 6 питания, общую шину 20

7 питания, первый вход 8 триггера, первый выход 9 триггера, второй вход

10 триггера, второй выход 11 триггера, первый элемент ПОВТОРЕНИЕ 12, второй элемент ПОВТОРЕНИЕ 13, рези- 25 стор 14 первого элемента ПОВТОРЕНИЕ,„ резистор 15 второго элемента ПОВТОРЕНИЕ, оптрон 16 первого и оптрон

l7 второго элементов ПОВТОРЕНИЕ, вход

18 и выход 19 первого элемента ПОВТО- 30

PEHHE вход 20 и выход 21 второго элемента ПОВТОРЕНИЕ.

На принципиальной схеме RS-триггера (фиг.2) приведены те же цифровые обозначения, что и на структурной, но показано включение троичных логических элементов И-НЕ.

Для работы RS-триггера используЮтся разнополярные пороговые уровни двоичных сигналов. Логическому сигналу "1" соответствует напряжение

О1(Н по U„(E<) сигналу "0 пор напряжение Uo(-Е2 (По (Uo nop ) .

Кроме того, триггер обеспечивает обработку сигналов " " (тильда), которым соответствует напряжение опор и„с Ц„„,р ) . Здесь +E I положительное напряжение питания, -Е2 " отрицательное напряжение питаUg пор (U о пор) — пороговые уров50 ни напряжений логической "1" ("0"), соответствующие отпирающему напряжению светодиодов.

В КБ-триггере используются элементы И-НЕ 1 и 2, соответствие вы55 ходного сигнала которых всем возможным комбинациям входных сигналов приведено в табл.1, Таблица 1

Строка Вход 1

В RS-триггере используются элементы ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13, соответствие выходного сигнала которых всем возможным входным сигналам приведено в табл.7.

Элемент ПОВТОРЕНИЕ (на примере элемента 12) работает следующим образом (фиг. 1) .

Если на входе 18 элемента сигнал

"0, то при принятых допущениях светодиод оптрона 16 светится, а фототранзистор этого оптрона открыт.

Следовательно, отрицательное напряжение (сигнал "О") с шины 6 отрицательного питания через открытый фототранзистор поступает на выход 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ.

Если на входе 18 этого элемента сигнал 11 или ", то светодиод оптрона 16 не светится и фототранзистор этого оптрона закрыт. При этом положительное напряжение (сигнал "1") с шины 5 положительного питания через 14 поступает на выход

t9 элемента ПОВТОРЕНИЕ, 1390790

Состояние вхоСостояние выходов триггера после его срабатывания Строка

Условие хранения информации дов триггера до его срабатывания

t Выход

2(11) Вход Вход

1 (8) 2 (10) Выход

1(9) 0

1 1

Если (= 0 (1), а Q = 1 (О) Если Q =, а

Q = --0

1 Если Q = О, а

0(1) 1(0) Если Q = (1), а

Q = 1 () или

Я = Я = "

Функционирование триггера представлено минимизированной таблицей переходов (табл.3), в которой через (() обозначено состояние выхо5 да 1 или 2 до срабатывания триггера.

Если состояние входов и выходов триггера до его срабатывания соответствует сигналу "1" или сигналу

"0", то контролируемый RS-триггер функционирует как известный КБ-триггер, построенный на двоичных элементах И-НЕ, что отражено строками

1-4 (табл.3). В четвертой строке сле- 15 дует определить состояние выходов триггера после его срабатывания при условии, что q = 0(1), а () = 1(0).

Так, при состоянии триггера: на входах 8 и 10 — сигнал "0" (строка 1, 2р табл.3) на основании известного функционирования элемента И-НЕ (табл,1) на выходах 9 и 11 устанавливается сигнал "1". Срабатывают элементы 3 и 4 индикации, на выходах элементов

ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13 сигналы "1" (табл,2), Такое состояние триггера считается неопределенным.

При состоянии триггера: на входе

8 — сигнал "0" и на входе 10 — сигнал "1" (строка 2, табл.3), на выходе 9 устанавливается сигнал "1". Сигнал "1" и на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12. Тогда на обоих входах элемента И-НЕ 2 будут сигналы "1", а на его выходе, а значит и на выходе

11 триггера — сигнал "О". Сигнал "О"

v через элемент ПОВТОРЕНИЕ 13 поступает на второй вход элемента И-НЕ

Срабатывают индикаторы 3 и 4;

Т а б л и ц а 3

1390790

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 — сигнал "О" и на входе 10 — сигнал " 1", изменяется на состояние, когда на обоих вхоt1 11

5 дах триггера будет сигнал 1, то на выходе 9 остается сигнал "0", а на выходе 11 — сигнал "1". Это происходит за счет наличия сигнала "0" на выходе 21 элемента. ПОВТОРЕНИЕ 13 °

Такое состояние называется состояни.ем хранения информации в триггере и соответствует строке 4 (табл.3) при условии, что Q = 1, а Q = О, Индикаторы 3 и 4 в этом состоянии также срабатывают., При состоянии триггера: на входе

8 — сигнал "1" на входе 10 — сигнал

"О" (строка З,табл.З), на выходе

11 устанавливается сигнал "1" ° Сиг-. нал "1" будет и на выходе 21 элемента

ПОВТОРЕНИЕ 13. Тогда на обоих входах элемента И-НЕ 1 будут сигналы "1", а на его выходе, а значит и на выходе

9 триггера - сигнал "О", Сигнал "0" через элемент ПОВТОРЕНИЕ 12 поступает на второй вход элемента И-НЕ 2, Срабатывают индикаторы 3 и 4.

Если предположить,, что состояние триггера:. на входе 8 — сигнал "1" и на входе 10 — сигнал "0", изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал "1", то на выходе 11 остается сигнал " 1", на выходе 9 — сигнал "О". Это происходит за.счет наличия сигнала "0" на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12.Такое состояние соответствует строке 4 (табл.3) при условии„ что О = О, а ((= 1. Элементы 3 и 4 в этом состоя:— нии также срабатывают °

Триггер способен функционировать не только при сигналах "0" и "1", но и при сигнале ". " на его входах и выходах.

Такое функционирование отражено строками 4-9 (табл.3). В четвертой строке следует определить состояние выходов триггера после его срабатывания при условии, что хотя бы на одном

1! 11 <и из выходов был сигнал О

Функционирование триггера заклю11 11 чается в том, что при сигнале, хотя бы на одном из входов триггера, сигнал ", "появляется хотя бы на одном из выходов триггера и хотя бы один 55 из индикаторов не срабатывает.

Так, при состоянии триггера: на входе 8 — сигнал "О" и на вхоце 10— сигнал . " (строка 5, табл.3) на основании известного функционирования элемента И-НЕ (табл,1) на выходе 10 устанавливается сигнал . Элемент

4 сигнализации не срабатывает. На выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 сигнал "I" (табл.2), следовательно, на выходе элемента И-НЕ 1, а значит и на выходе 9 триггера — сигнал " 1".

Срабатывает индикатор 3.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 — сигнал "О" и на входе 10 — сигнал " .", изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал "1",то на выходе 9 с равной вероятностью может установиться сигнал "0 или

"1", а на выходе 11 — сигнал "1" или

"0".Таким образом, после обработки сигнала,-" триггер может перейти к обработке логических сигналов " 1" и

"0". Такое состояние соответствует строке 4 (табл.3) при условии, что

Q=1 aO=

При состоянии триггера: на входе

8 — сигнал ", " и на входе 10 — сигнал "О" (строка 6, табл .3) на выходе

9 устанавливается сигнал ":". Индикатор 3 не срабатывает. На выходе

19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 сигнал "1", следовательно, на выходе элемента

И-НЕ 2, а значит и на выходе 11 триггера — сигнал "1", Срабатывает индикатор 4.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 — сигнал " " и на входе 10 — сигнал "0", изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера буцет сигнал "1", то на выходе 9 с равной вероятностью может установиться сигнал "0"или "1",то на выходе 11 — сигнал "1" или "0". Такое состояние соответствует строке 4 (табл,З) при условии, что Q = а

Q = 1.

При состоянии триггера: на входе

8 — сигнал "1" и на входе 10 — сигнал ", " (строка 7, табл,З), на выходе 11 устанавливается сигнал

Индикатор 4 не срабатывает, На выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 сигнал

"1", следовательно, на выходе элемента И-НЕ 1, а значит и на выходе 9 триггера — сигнал "0 . Срабатывает индикатор 3.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 — сигнал "1" и на. входе 10 — сигнал " ", изменяется

1390790 на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал "1", то на выходе 9 сохраняется сигнал "О", а на выходе 11 сигнал изменяется на

"1". Это происходит потому, что при изменении сигнала на выходе 11 с на "1" сигнал "1" на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 не изменяется, а следовательно, не изменяется и сиг- 10 нал "О" на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12. Такое состояние соответствует строке 4 (табл.3) при условии, что Q = О, à Q = .

2O

В качестве элемента сигнализации целесообразно использовать два параллельно и встречно включенных светодиода. Тогда при сигнале "1" светит25 ся Один из них при сигнале "О другой, а при сигнале ", оба погашены.

При состоянии триггера: на входе

8 — сигнал " " и на входе 10 — сигнал "1" (строка 8, табл.3) на выходе 9 устанавливается сигнал ",-". Индикатор 3 не срабатывает. На выходе

19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 сигнал

"!", следовательно, на выходе элемента И-НЕ 2, а значит и на выходе 11 триггера — сигнал "О". Срабатывает. индикатор 4.

Таким образом, если на входах триггера будут сигналы логических уровней "0" и "1", то сигналы логи ческих уровней будут и на выходах триггера. При этом предлагаемый триггер функционирует так же,как и известный RS-триггер на двоичных элементах И-НЕ.

Если хотя бы на одном входе триггера будет сигнал ", ", то такой же сигнал устанавливается хотя бы на одном выходе триггера, т.е. осуществляется функция передачи сигнала ,. с ВХОДОВ На ВЫХОД В ДОПОЛНЕНИЕ

;к реализации функций обычного RSтриггера. Наличие сигнала " " на выходе триггера определяется по выключенному индикатору.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 — сигнал на входе 10 — сигнал "1", изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал "1",то на выходе 11 сохраняется сигнал "0", а на выходе 9 сигнал изменяется на

"1". Это происходит потому, что при изменении сигнала на выходе 9 с на "1" сигнал "1" на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 не изменяется, а следовательно, не изменяется и сигнал "О" на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13. Такое состояние соответ- 40 ствует строке 4 (табл.3) при условии, что Я =, à Q = О.

При состоянии триггера: на обоих входах 8 и 10 — сигнал "и" (строка

9, табл.3), на обоих выходах 9 и 11 устанавливаются сигналы " . Индикаторы 3 и 4 не срабатывают.

Если предположить, что состояние триггера, при котором на обоих вхо- 50 дах сигналы " ", изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал "1", то на выходе

9 с равной вероятностью может устанавливаться сигнал "О" или "1"., а на 55 выходе 11 — сигнал "1" или "О". Такое состояние соответствуе строке

4 (табл.3) при условии, что Q = Q = .

На .элементах И-НЕ и элементах

ПОВТОРЕНИЕ можно строить триггеры типов D, Т, TV, DV, Е, IK и др.

В цифровых системах часто используются не оба выхода КБ-триггера, а только один из них. Если свободний выход не снабдить индикаторами, то Отказы в элементах, связанных с соответствующим входом триггера, .не будут обнаружены на выходе системы.

Схема RS-триггера с одним элементом индикации показана на фиг.3. RSтриггер с расширенными функциональными возможностями содержит RS-триггер 22, к первому 23 и второму 24 выходам которого подключены соответствующие входы элемента 25 индикации, который назовем ДОПОЛНЕНИЕ. Элемент ДОПОЛНЕНИЕ содержит первый 26, второй 27.и третий 28 оптроны, резисторы 29 и 30, шину 6 отрицательного питания, общую шину 7 питания, шину 5 положительного питания, инди"катор 3 1, выход 32 элемента ДОПОЛНЕНИЕ, светодиоды 33-36 и фототранзисторы 37-40.

В табл.4 приведено соответствие выходного сигнала элемента ДОПОЛНЕНИЕ всем возможным комбинациям входных сигналов.

1390790

Таблица 4

Строка Вход

Вх од Вых од (24) (32) (23) 10

О

25

Элемент ДОПОЛНЕНИЕ работает следующим образом.

Если на входе 24 сигнал ",-", то светодиоды 35 и 36 не светятся и фототранзисторы 39 и 40 закрыты. Сле- 30 довательно, на выход 32 элемента не может поступать напряжение ни с шины

5 положительного питания, ни с шины

6 отрицательного питания, т..е. независимо от сигнала на входе 23 на выходе 32 в этом случае будет сигнал (строки 5, 8 и 9, табл.4).

Если на входе 23 сигнал " ", то светодиоды 33 и 34 не светятся и фототранзисторы 37 и 38 закрыты. Фото- 40 транзистор 37 включен последовательно с фототранзистором 40, следовательно, на выход 32 не поступает на пряжение с шины 6 отрицательного питания. Фототранзистор 38 включен последовательно с фототранзистором 39, следовательно, на выход 32 не поступает напряжение с шины 5 положительного питания, т,е. независимо от сигнала на входе 24 на выходе 32 в этом случае будет сигнал " " (строки 5, 7 и 9, табл.4) .

Если на входе 24 устанавливается сигнал "0" или "1", то светится, соответственно, светодиод 35 или 36. И н том, и в другом случае фототранзисторы 39 и 40 открываются, При этом сигнал на выходе 32 определяется сигналом на входе 23.

Так, если на входе 23 сигнал "0" (строки i и 2, табл.4), то светодиод

33 светится и фототранзистор 37 открывается. Напряжение с шины 6 отрицательного питания через открытые фототранзисторы 40 и 37 поступает на выход 32,т.е. на выходе 32 устанавливается,сигнал "0" и срабатывает индикатор 31.

Если на входе 23 сигнал "1" (строки 3 и 4,табл.4), то светодиод 34 светится и фототранзистор 38 открывается. Фототранзистор 37 закрыт, так как светодиод 33 не светится. Напряжение с шины 5 положительного питания через открытые фототранзисторы

39 и 38 поступает на выход 32, т.е. на выходе 32 устанавливается сигнал

"1" и срабатывает индикатор 31.

Таким образом, элемент ДОПОЛНЕНИЕ обеспечивает прохождение сигналов

"0" и "1" с одного из выходов RSтриггера 22 на выход 32 RS-триггера.

Если хотя бы на одном выходе RS-триггера 22 появляется сигнал ", ", то такой же сигнал ", " будет и на выходе 32.

Формула изобретения

1. RS-триггер, содержащий два двухвходовых элемента И-НЕ, первым входом триггера является первый вход первого элемента И-НЕ, а его выход— первым выходом триггера, вторым входом триггера является первый вход второго элемента И-HE,à его выход— вторым выходом триггера,, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы— шения надежности работы триггера, в нем в качестве двухвходовых элементов И-НЕ использованы троичные элементы И-НЕ, введены два элемента, реализующие функцию ПОВТОРЕНИЕ, состоящие из резистора и оптрона, причем вход первого элемента ПОВТОРЕНИЕ подключен к первому выходу триггера, а его выход подкпючен к второму входу элемента И-НЕ, вход второго элемента ПОВТОРЕНИЕ подключен к второму выходу триггера, а его выход подключен к второму входу первого элемейта И-НЕ, вход каждого элемента

ПОВТОРЕНИЕ соединен с катодом соответствующего светодиода оптрона, анод которого соединен с общей шиной питания, эмиттер фототранзистора on— трона соединен с шиной отрицательного питания, резистор включен между

1390790

12 шиной положительного питания и коллектором фототранзистора оптрона, который соединен с выходом элемента

ПОВТОРЕНИЕ.

2. RS-триггер, по п.1, о т л и—

5 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей триггера, в него введен элемент ,индикации, содержащий три оптрона и два резистора (резисторы могут быть исключены), первый выход триггера соединен с катодом светодиода первого оптрона и с анодом светодиода второго оптрона, анод первого и катод

15 второго оптронов подключены к общей шине, между вторым выходом триггера и общей шиной включены параллельно

I и встречно два светодиода третьего оптрона, через первый резистор эмиттер первого фототранзистора третьего оптрона подключен к шине отрицательного питания, коллектор этого фототранзистора соединен с эмиттером фототранзистора первого оптрона, коллектор которого соединен с выходом, через второй резистор коллектор второго фототранзистора третьего оптрона подключен к шине положительного питания, эмиттер этого фототранзистора соединен с коллектором фототранзйстора второго оптрона,эмиттер которого соединен с выходом, а индикатор включен между выходом и общей шиной.

Составитель Д,Калягин

Редактор Н.Тупица Техред И.аерес Корректор И,Муска

Закаэ 1783/55 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1 13035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4