Троичный триггер

 

Изобретение относится к импульсной технике и позволяет упростить схему. Троичный триггер содержит две входные шины. Одна входная шина 1 подключена к одним входам первого 2 и третьего 3 элементов ИЛИ-НЕ, другая входная шина 4- к одним входам второго 5 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ. Выходы первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ соединены с другими входами соответственно второго 5 и третьего 3 элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам 7 и 8 и через соответствующие резисторы 9 и 10 - к соответствующим выводам последовательной RC-цепи (резистор 11, конденсатор 12) и к другим входам соответственно первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ. Триггер содержит также первый 13 и второй 14 диоды, катоды которых подключены к выходам соответственно первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ, другие входы которых соединены с анодами соответственно второго 14 и первого 13 диодов. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. Известен троичный триггер, содержащий первый, второй и третий элементы ИЛИ-НЕ. Первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с первым входом триггера, а вторые входы с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ и первым выходом триггер. Третий вход первого и первый вход третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с вторым входом триггера, а четвертый вход первого и второй вход третьего элементов ИЛИ-НЕ с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ и вторым выходом триггера. Третьи входы второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с третьим входом триггера, а четвертые входы с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и с третьим выходом триггера. Данный троичный триггер устанавливается в одно из трех состояний: 100, 010, 001 логическим сигналом высокого уровня, действующим по соответствующему входу триггера. Во время отсутствия установочных сигналов на входах триггер сохраняет свое состояние. Недостатком данного триггера является низкая устойчивость к воздействию различного рода внешних помех. Наиболее близким к предлагаемому является троичный триггер, содержащий первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ, первый, второй двунаправленные ключи, первый, второй и третий резисторы и конденсатор. Первые входы первого и третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с первым входом триггера. Первых вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом триггера. Вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с третьим входом триггера. Выход третьего элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым выходом триггера и с третьим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым выходом триггера и третьим входом третьего элемента ИЛИ-НЕ. Четвертый вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ. Второй вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом триггера и с первым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым входом триггера и четвертым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым информационным входом первого двунаправленного ключа, управляющим входом второго двунаправленного ключа и через первый резистор с вторым информационным входом первого двунаправленного ключа и третьим входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым информационным входом второго двунаправленного ключа, а управляющим входом первого двунаправленного через второй резистор соединен с вторым информационным входом второго двунаправленного ключа и третьим входом первого элемента ИЛИ-НЕ. Между третьими входами первого и четвертого элементов ИЛИ-НЕ включены последовательно соединенные третий резистор и конденсатор. В прототипе устранен недостаток аналога за счет введения пассивного запоминающего элемента, обеспечивающего восстановление состояния триггера после сбоя под действием внешних помех. Недостатком прототипа является сложность схемы, обусловленная использованием многовходовых элементов ИЛИ-НЕ и двунаправленных ключей, а также наличием трех входных шин. Цель изобретения упрощение схемы троичного триггера. Поставленная цель достигается тем, что в троичный триггер, содержащий две входные шины, одна из которых подключена к первым входам первого и третьего элементов ИЛИ-НЕ, другая к первым входам второго и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, выходы первого и четвертого элементов ИЛИ-НЕ соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам и через соответствующие резисторы к соответствующим выводам последовательной RC-цепи и к вторым входам соответственно первого и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, введены первый и второй диоды, катоды которых подключены к выходам соответственно первого и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых соединены с анодами соответственно второго и первого диодов. Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему троичного триггера за счет изменения способа управления состоянием триггера, замены двунаправленных ключей, каждый из которых имеет три вывода, диодами, каждый из которых имеет два вывода, а также за счет замены многовходовых элементов ИЛИ-НЕ двухвходовыми элементами ИЛИ-НЕ, что, в свою очередь, позволило уменьшить необходимое количество связей между элементами триггера. Известные технические решения, содержащие отличительные от прототипа существенные признаки, не обнаружены. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". На чертеже приведена схема предлагаемого троичного триггера. В троичном триггере входная шина 1 подключена к первым входам первого 2 и третьего 3 элементов ИЛИ-НЕ. Входная шина 4 подключена к первым входам второго 5 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ. Выходы первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ 2, 6 соединены с вторыми входами соответственно ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим входным шинам 7 и 8 и через соответствующие резисторы 9 и 10 к соответствующим выводам последовательной RC-цепи (резистор 11, конденсатор 12) и к вторым входам соответственно первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ. Триггер содержит также первый 13 и второй 14 диоды, катоды которых подключены к выходам соответственно первого 2 и четвертого 6 элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых соединены с анодами соответственно второго 14 и первого 13 диодов. При конкретном выполнении троичного триггера использованы логические элементы 2, 3, 5, 6-564, ЛЕ5, диоды 13,14-2Д510А, конденсатор 12-К10-17с-а-Н50-6800пф-В, резисторы 9,10-С2-33Н-0; 125-100 кОм ±5%-Д-В и резистор 11-С2-33Н-0,125-10 кОм±5%-Д-В. Могут использоваться также другие КМОП интегральные схемы, например, серии 564, 176 или ТТЛ интегральные схемы, например, серии 155, диоды типа 2Д522 и другие, резисторы ОМЛТ и другие, неполярные конденсаторы типа КМ, К10-47. Сопротивления резисторов 9 и 10 выбирают равными. Сопротивление резистора 11RC-цепи при построении триггера на основе КМОП интегральных схем должно быть меньше сопротивления резистора 9(10) не менее чем в 0, Е/0,3Е-U_д раз, где Е напряжение питания; U_д падение напряжения на диоде. В указанной формуле учтено, что порог срабатывания КМПО логических элементов лежит в диапазоне (0,3-0,7)Е. Триггер работает следующим образом. Управление состоянием троичного триггера при выполнении его на основе КМОП интегральных схем производится импульсами положительной полярности. Длительность импульсов должна быть достаточной для перезаряда конденсатора RC-цепи. При подаче питания троичный триггер устанавливается в состояние "00", вследствие того, что конденсатор 12 RC-цепи разряжен. Установка сигнала логической единицы на обеих выходных шинах 7 и 8 исключается схемными мерами. Действительно, для удерживания второго 5 и третьего 3 элементов ИЛИ-НЕ в состоянии логической единицы необходимо, чтобы первый 2 и четвертый 6 элементы ИЛИ-НЕ находились в состоянии логического нуля. При этом на их вторых входах должны присутствовать сигналы логической единицы. Однако первый 13 и второй 14 диоды не позволяют этого. При наличии сигнала логического нуля на выходе одного из элементов ИЛИ-НЕ 2,6 соответствующий диод 13, 14 запрещает формирование сигнала логической единицы на соответствующем входе элемента ИЛИ-НЕ 2,6. При установке сигнала логической единицы на одной из выходных шин, например, на шине 7, логические элементы ИЛИ-НЕ 2 и 3 должны устанавливаться в состояние логического нуля, а элементы ИЛИ-НЕ 5 и 6 в состояние логической единицы. При этом на аноде диода 14 должно устанавливаться напряжение, превышающее порог срабатывания логического элемента ИЛИ-НЕ 2, который может лежать в пределах (0,3-0,7)Е, где Е напряжение питания. Однако при разряженном конденсаторе 12 и правильно выбранном соотношении сопротивлений резисторов 9 и 10 напряжение на аноде диода 14 всегда меньше порога срабатывания элемента ИЛИ-НЕ 2. Поэтому троичный триггер при подаче питания может устанавливаться только в состояние "00". Единственным необходимым условием этого является достаточно малая длительность фронта нарастания питания по сравнению с постоянной времени RC-цепи (элементы 11,12). При поступлении импульса положительной полярности на входную шину 1 элементы ИЛИ-НЕ 2 и 3 устанавливают в состояние логического нуля, а элемент ИЛИ-НЕ 5 в состояние логической единицы. Уровень логического нуля с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 через диод 13 поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ-НЕ 6, удерживая его в состоянии логической единицы. Конденсатор 12 начинает заряжаться уровнем логической единицы, с выхода элемента ИЛИ-НЕ 5 через резисторы 9 и 11 и диод 13. Напряжение на аноде диода 14 постепенно нарастает до уровня логической единицы. После заряда конденсатора 12 импульс на шине 1 заканчивается. На выходных шинах 7 и 8 остается состояние "10". При этом триггер не может самопроизвольно переключиться в другое состояние. Допустим, что триггер установился в состояние "01". При этом элементы ИЛИ-НЕ 5 и 6 должны быть в состоянии логического нуля, а элементы ИЛИ-НЕ 2 и 3 в состоянии логической единицы. Для поддержания указанного состояния напряжение на аноде диода 14 должно быть меньше порога срабатывания логического элемента ИЛИ-НЕ 2, что обеспечивается за счет уровня логического нуля на выходе элемента ИЛИ-НЕ 06. При этом напряжение на аноде диода 13 должно быть выше порога срабатывания элемента ИЛИ-НЕ 6. Однако за счет протекания тока перезарядка конденсатора 12 через резисторы 10 и 11 и диод 14 напряжение на аноде диода 13 будет удерживаться на уровне ниже порога срабатывания элемента ИЛИ-НЕ 6. Поэтому элемент ИЛИ-НЕ 6 установится в состояние логической единицы, а элемент ИЛИ-НЕ 3 в состояние логического нуля, фиксируя состояние "00" троичного триггера. После этого конденсатор 12 начинает разряжаться через резисторы 9-11. При этом нужно учесть наличие диода входной защитной цепи логического элемента ИЛИ-НЕ 6, подключенного анодом к общей шине, а катодом к входу логического элемента ИЛИ-НЕ 6. Указанный диод ограничивает падение напряжения на резисторе 10, способствуя повышению напряжения на аноде диода 14 до уровня, выше порога срабатывания элемента ИЛИ-НЕ 2. Поэтому элемент ИЛИ-НЕ 2 установится в состояние логического нуля, а элемент ИЛИ-НЕ 5 в состояние логической единицы, фиксируя состояние "10" троичного триггера. При поступлении импульса положительной полярности на входную шину 4 элементы ИЛИ-НЕ 5 и 6 устанавливаются в состояние логического нуля, а элемент ИЛИ-НЕ 3 в состояние логической единицы. Уровень логического нуля с выхода элемента ИЛИ-НЕ 6 через диод 14 поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 2, устанавливая его в состояние логической единицы. Конденсатор 12 начинает перезаряжаться уровнем логической единицы с выхода элемента ИЛИ-НЕ 3 через резисторы 10 и 11 и диод 14. Напряжение на аноде диода 14 удерживается на низком уровне сигналом логического нуля на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6. Напряжение на аноде диода 13 нарастает до уровня логической единицы. После заряда конденсатора 12 импульс на шине 4 заканчивается. На выходных шинах 7,8 остается состояние "01". При этом триггер не может самопроизвольно переключиться в другое состояние. При поступлении импульсов положительной полярности на обе входные шины 1 и 4 элементы 2,3,5,6 устанавливаются в состояние логического нуля. Конденсатор 12 начинает разряжаться через резисторы 9 и 11 и диод 13. При этом резистор 9 шунтируется диодом входной защитной цепи элемента ИЛИ-НЕ 2. После заряда конденсатора 12 импульсы на шинах 1 и 4 заканчиваются. На выходных шинах 7,8 остается состояние "00". При этом триггер не может самопроизвольно переключиться в другое состояние. Таким образом, вместо трехвходовых логических элементов ИЛИ-НЕ и двух четырехвходовых логических элементов ИЛИ-НЕ в предлагаемом триггере используются четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ-НЕ. Учитывая, что в одном корпусе микросхемы размещаются четыре двухвходовых, два четырехвходовых или три трехвходовых логических элементов, выигрыш по затратам микросхем составит 2/3 корпуса или 40% При этом, за счет уменьшения числа входных шин с трех до двух дополнительно достигается согласованность количества входных и выходных шин и, как следствие, согласованность способов представления входной и выходной информаций, что упрощает обмен информацией между отдельными троичными триггерами в составе разрабытываемой аппаратуры. Одновременно исключается необходимость в использовании двунаправленных ключей, что позволяет строить предлагаемый троичный триггер на основе не только КМОП интегральных схем, но и на основе ИИЛ интегральных схем.

Формула изобретения

Троичный триггер, содержащий первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ НЕ, две входные шины, одна из которых подключена к первым входам первого и третьего элементов ИЛИ НЕ, другая к первым входам второго и четвертого элементов ИЛИ НЕ, выходы первого и четвертого элементов ИЛИ НЕ соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов ИЛИ НЕ, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам и через соответствующие резисторы к соответствующим выводам последовательной RC-цепи и к вторым входам соответственно первого и четвертого элементов ИЛИ НЕ, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены первый и второй диоды, катоды которых подключены к выходам соответственно первого и четвертого элементов ИЛИ НЕ, вторые входы которых соединены с анодами соответственно второго и первого диодов.