Триггер

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик ()892666 (б1) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 16. 04. 80 (21) 2909410/18-21 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет 16. 04. 80 (Я)М. Кл.

Н 03 K 3/037

Государстееиный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23 ° 12.81- Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23. 12.81 (53) УДК621 ° 374..3(088.8) (72) Автор изобретения

А.IO.Глазачев (71) Заявитель (54) ТРИГГЕР

Изобретение относится к импульсной технике, Известен триггер, построенный по схеме М-S и содержащий основной и вспомогательный триггеры 1.1).

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности является М-S триггер, содержащий два основных (М) и один вспомо-, гательный (S) триггеры(.21 °

Недостатком известного триггера является ограниченные функциональные возможности, т.е. известный триггер может работать либо в режиме счета, либо в режиме запоминания информации.

Отсутствие возможности выполнять одним элементом несколько функций затрудняет построение сложных схем, в том числе схем с переменными параметрами, а отсутствие двух независимых тактовых входов не позволяет совмещать на одном элементе .фуНкции синхронного и асинхронного типа.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей MS-триггера, заключающееся в том, что триггер по каждому из двух тактовых входов получает возможность изменять коэффициент счета с 2 на 1, изменять фазу выходного сигнала, работать по положительному и отрицательному пере" паду тактового сигнала раздельно или совместно, формировать на выходе последовательности, состоящие из тактовых импульсов необходимой полярнос" ти, передавать входную информацию непосредственно на выход, а наличие двух независимых тактовых входов, кроме вышеперечисленных возможностей, позволяет совмещать на одном элементе функции синхронно-асинхронного типа, синхронно-асинхронного типа по различным тактовым сигналам, асинхронно-асинхронного типа, максимальное количество выполняемых функций без введения дополнительной коммутирующей логики равно четырем.

892666

Поставленная цель достигается тем, что в триггер, содержащий два основных и один вспомогательный триггера, прямой и инверсный выходы, счетный вход первого основного триггеS ра через инаертор соединен с первой шиной тактового сигнала, а информационный вход - c первой информационной шиной, информационный вход второго основного триггера соединен со второй информационной шиной, первый счетный вход вспомогательного триггера соединен с первой шиной тактового сигнала, а первый информационный вход соединен с выходом первого основного триггера, введены третий основной триггер, счетный вход которого через инвертор соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с третьей информационной шиной, четвертый основной триггер, счетный вход которого соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с четвертой информационной шиной, четыре логических элемента И, блок переключения, четыре шины управления, первая шина управления соединена с первыми входами первого и третьего элементов

И и с первым входом блока переключе30 ния, вторая шина управления соединена с первыми входами второго и четаерто"

ro элементов И и со вторым входом блока переключения, третья шина управления соединена со вторыми входами первого и второго элементов И, с третьим входом блока переключения и через инвертор со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертая шина управления соединена с третьими входами третьего и четвертого элементов И, с четвертым входом блока переключения и через инвертор с третьими входами первого и второго элементов И, пятый и шестой входы блока переключения соединены соответ- 45 ственно со второй и третьей информационными шинами, а его первый и вто" рой выходы соединены со входами установки в ноль и единицу первого и второго основных триггеров, второй и третий выходы - со входами установки в ноль и единицу третьего и четвертого триггеров, а пятый и шестой выходы - со входами установки в ноль и единицу вспомогательного триггера, 55 выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с управляющими входами соответсTBBн4 но первого, второго, третьего и четвертого основных триггеров и с управляющими входами вспомогательного триггера первым, вторым, третьим и четвертым соответственно, второй, третий и четвертый информационные входы вспомогательного триггера соединены с выходами соответственно второго, третьего и четвертого основных триггеров, первая шина тактового сигнала соединена через инвертор со вторым счетным входом вспомогательного триггера, вторая шина тактового сигнала соединена с третьим и через инвертор с четвертым счетными входами вспомогательного триггера.

На. чертеже представлена схема триггера.

Устройство содержит четыре основных одноступенчатых триггера 1-4, вспомогательный одноступенчатый триггер 5, блок 6 переключения, четыре трехвходовых элемента. И 7-10, комммутирующих сигналы разрешения и сигналы выбора разрешения. Все четыре основных триггера 1-4 выполнены по схеме однотактного О-триггера, каждый йа двух .логических элементах (3И-2И)

ИЛИ-НЕ. На входы триггера 1 подается по шине 11 входная информация, по первой тактовой шине 12 - инверсный тактовый сигнал, с выхода 13 элемента И 7 - сигнал разрешения работы первого основного триггера. На входы триггера 2 подаются: по информационной шине 14 - входная информация, по шине 12 - тактовый сигнал, с выхода 15 элемента И 8 - сигнал разрешения работы триггера 2. На входы триггера 3 подаются: по информационной шине 16 - входная информация, по второй тактовой шине 17инверсный второй тактовый сигнал, с выхода 18 элемента И 9 — сигнал разрешения работы триггера 3. На входы триггера 4 подаются: по информационной шине 19 - входная информация, по шине 17 - второй тактовый сигнал, с выхода 20 элемента И 10 - сигнал разрешения работы триггера 4. 1(аждый основной триггер имеет входы установки в ноль и в единицу . На входы установки триггеров 1 и 2 подаются с выходов 21 и 22 сигналы установки в ноль и единицу.На входы установки триггеров 3 и 4 подаются с выходов

23 и 24 сигналы установки а ноль и единицу, Вспомогательный триггер 5

Ъ выполнен по схеме однотакгного 0-триг20

5 гера на двух логических элементах (3И- 3И- 3И" 3И-2И ) ИЛИ-НЕ, На первую группу входов поданы: с выхода 25 триггера 1 - сигнал триггера 1, с шины 12 - первый тактовый сигнал, с выхода 13 - сигнал разрешения работы триггера 1. На вторую группу входов поданы: с выхода 26 триггера 2 - сигнал триггера 2, инверсный первый тактовый сигнал, с выхода 1 - сигнал разрешения работы триггера 2. На третью группу вхо,дов поданы: с выхода 27 - сигнал триггера 3, по шине 17 - второй тактовый сигнал, с выхода 18 - сигнал ра решения работы триггера 3, На четверную группу входов поданы: с выхода 28 триггера 4 - сигнал триггера 4, инверсный второй тактовый сигнал, с выхода 20 элемента 10 - сигнал разрешения работы триггера 4. На входы установки в ноль и единицу с выходов 29 и 30 блока 6 подаются сигналы установки в ноль и единицу.

Вспомогательный триггер 5 имеет прямой вь1ход.31 и инверсный выход 32, ко торые являются выходами триггера. Бло

6 переключения выполнен на четырех логических элементах И-НЕ 4, двух логических элементах И 2 и элементе

ИЛИ-НЕ 2. На входы блока 6 по управляющим шинам 33, 34, 35 и 36 подаются: соответственно первый сигнал разрешения, второй сигнал разрешения, первый сигнал выбора разрешения, вто892666 6 рой сигнал выбора разрешения, сигнал входной информации триггера 2 по шине 14, сигнал входной информации триг-. гера 3 по шине 16.

Тактовые и управляющие сигналы инвертируются инверторами 37.

Функционирование триггера описывается таблицей переходов.

Триггер имеет два независимых тактовых входа, первый тактовый вход определяет работу группы, состоящей из триггера 1, триггера 2 и вспомогательного триггера 5, второй тактовый вход определяет работу группы, состоящей из триггера 3, триггера 4 и вспомогательного триггера 5. Если значение первого сигнала выбора разрешения по шине 35 равно О, а значение второго сигнала выбора разрешения по шине 36 равно 1, то в зависимости от состояния сигналов разрешения по шинам 33 и 34 в той или иной комбинации работают триггер 3, триггер 4 и вспомогательный триггер 5, а триггеры 1 и 2 находятся в состоянии "Память". Если значение сигнала по шине 35 равно 1-, а значение сигнала по шине 36 равно О, то в зависимости от состояния сигналов разрешения по шинам 33 и 34 в той или иной последовательности работают триггер 1, триггер 2 и вспомогательный триггер 5, а 3 и 4 триггеры находятся в состоянии "Память".

892666

П р и м е ч а н и е 1. Значения логических величин 0„, D, D>, 0<, указанные в формулах таблицы, определены для зйачений тактов (С, С„), (С, Cg), предшествующих .указанным в формулах для данных величин.

П р и м е ч а н и е 2. Если значения сигналов разрешения по шинам 34 и 33 равны О, то при значении сигнала по шине 35, равном О, а сигнала по шине 36, равном 1, происходит установка триггеров 3 и 4 и вспомогательного триггера 5, при значении сигнала по шине 35, равно 1, а сигнала по шине 36, равном О, происходит установка триггеров 1 и 2 и вспомогательного триггера 5.

Если значения сигналов выбора paspe" в примечании 2 таблицы функциониро45 шения по шинам 35 и 36 равны одно- вания. Рассмотрим работу триггера при временно или О или 1, то триггер на" значении сигналов выбора разрешения ходится в состоянии Память". При по шине 35, равном О, а по шине 36, других комбинациях сигналов выбора равном 1. В этом случае включены тригразрешения по шинам 35 и 36 отличие гер 3, а триггер 4 и триггер 5 по втов работе обеих групп по первому и

50 рому тактовому. входу 17, триггеры второму тактовым входам заключается 1 и 2 находятся в состоянии "Память". в том, что при значении сигналов раз- Если значение первого входа разререшения по шинам 34 и 33, равных О, шения по шине 33 равно О, а значение на выход триггера передается инверс- второго входа разрешения по шине 34 ное значение информационных сигналов 55 равно 1, то триггер работает как двухосновных триггеров с различными уров- ступенчатый триггер с записью инфорнями. записи по тактовым входам, а мации, отрицательным перепадом тактово" также в логике установки, укаэанной го сигнала по шине 17 по входу

892666 10

Если значение первого входа разрешения по шине 33 равно 1, а значение второго входа разрешения по шине 34 равно О, то триггер работает как двухступенчатый триггер с записью информации положительным перепадом второго тактового сигнала по шине 17 по входу 16. Если значения вхс эв разрешения по шинам 33 и 34 ра,.о 1, то триггер осуществляет передачу информации по входам 19 и 16 без запоминания предыдущей информации .в триггере 5 на время изменения уровня второго тактового сигнала по шине 17.

В этом случае положительным уровнем второго тактового сигнала по шине 17 в триггер 5 передается информация из триггера 3, а отрицательным уровнем иэ триггера 4. В зависимости от сос" тояния информационных входов 19 и 16 на выходе триггера 31 по второму тактовому сигналу по шине 17 можно получать константы 0 или 1, прямой или инверсный второй тактовый сигнал Cg или С, функцию С 0, при значении сигнала по шине 16 (Q, равном 0, функ:цию D

О, функцию 0 0 при значенйи сигнала 19 (D4),равном 1,Значение сигнала 19 (Од) определяется для момента перехода второго тактового сигнала 17 из высокого уровня в низкий, а значение сигнала по шине 16 (0 ) определяется для момента перехода второго тактового сигнала из низкого .уровня в вы.сокий.

Предлагаемый триггер может выполнять четыре различные функции. Нали-. чие двух независимых тактовых входов делает возможным комбинировать синхронные и асинхронные режимы при работе на один выход в каждом разряде.

Рассмотрим возможности переключения и запоминания информации при различных комбинациях режимов. синхронно-синхронный режим.. На первый и второй тактовые входы 12 и

17 поданы различные тактовые сигналы, а сам триггер находится в цепи таких же триггеров и выполняет по обоим тактовым входам синхронные функций, При этом возможны следующие варианты переключений.

8 а р и а н т l. Переключение по конечной информации первого. режима во второй режим, например, при сигналах первого режима по шинам 34, 33.

15 го

25 зв

4О

55 (0,1) и сигналах выбора разрешениА пи шинам 35, 36 (1,0). Для переключения следует произвести следующие действия: выход из режима может быть произведен при высоком или низком уровне на тактовой шине 12, установить внешнюю память, сигналы по шинам 35, 36 (00 или 11), установить соответствующее значение сигналов по шинам 34, 33 (01 или 10), установить значение сигналов по шинам 35, 36 (01), причем значение второго тактового сигнала по шине 17 должно быть таким, чтобы в момент переключения не произошла запись информации во вспомогательный триггер из основного триггера вновь включенного режима.

Если значения сигналов по нинам

34 и 33 в прежнем режиме соответствуют значениям этих сигналов s новом режиме, то внешнюю память можно не устанавливать, а сразу включить новый режим. Моменты переключения режимов должны отстоять от моментов изменения тактовых сигналов на время, превышающее время срабатывания триггера. После переключения режима при низком уровне контакта шине 12 данным образом в основном триггере прежнего режима будет храниться информация, которая появилась бы во вспомогательном триггере 5 при следующем такте первого тактового сигнала по шине 12. Если прс1звести переключение в прежний режим, то его можно начать с прежней информации, только один тактовый импульс как бы пропада" ет, а его роль выполняют сигналы переключения при переключении режимов.

8 а р и а н т 2. Чтобы при переключении из режима в режим записать во вспомогательный триггер 5 информацию, хранимую в осНоВНоМ триггере нового режима, нужно произвести переключение при таком уровне второго тактового сигнала по шине 17, при котором происходит перепись информации во вспомогательный триггер 5 из основного триггера данного режима.

В а р и а н т 3. Если при переключении режимов необходимо запоминать конечную информацию прежнего режима, которая находится во вспомогательном триггере 5, в обоих основных триггерах нужно образовать режим запоминания по информационному входу, при котором основные триггеры, работающие с данным тактовым сигналом, будут установлены в состояние

892666 12 вспомогательного триггера 5. Например, если этим входом будет шина 14 триггера 2, то по шине 14 (0g) нужно организовать запоминание по следующей Фаамуле (Я XVQX, где X " смгнал переключения шины 14, при X (1) на шину 14 передается информация данного режима, при Х(0) на шину 14 предается информация инверсного выхода триггера 32, в результате чего происходит установка триггеров 1 и 2 в состояние триггера 5. Последовательность переключений будет выглядеть следующим образом: после получения конечной информации во вспомогательном триггере 5 устано" вить сигналы по шинам 34,33 (00) и сигнал Х (00) при значении первого тактового сигнала по шине

12, соответствующем памяти вспоMoraтельного триггера 5, произойдет установка триггеров 1 и 2 в состояние триггера 5, установить внешнюю память, сигналы по шинам 35,36 (00 или » ), установка соответствующего режима согласно переходам, опи санным в п.1 и 2 для переключения в новый режим.

Если нет необходимости в другом основном триггере, работающем по второму тактовому сигналу, то можно не устанавливать режим внешней памяти, а сразу включить необходимый режим при соответствующем уровне такта.

Асинхронно-синхронный режим. Конкретизируя рассмотрим, например,,асинхронный реверсивный счетчик, имеющий цепь сдвига вправо и влево.

Ilo первому тактовому сигналу по шине 12 производится сдвиг, а по второму тактовому сигналу по шине 17 производится асинхронный счет реверсивного счетчика. Для организации асинхронного счета нужно объединить шины

16, 19 и 32, а на второй тактовый вход подать выходной сигнал предыдущего каскада по шинам 31 или 32.

Включение асинхронного режима может быть в следующих вариантах:

В а р и а нт 1. Включение режима . счета по конечной информации во вспомогательном триггере. Последовательность установки следующая: установка внешней памяти, сигналы по шинам 35, 36 (00 или 11); установка сигналов по шинам 34, 33 (00); установка режима асинхронного счета, сигналы по шинам 35, 36 (01)! установка направления счета, сигналы по шинам 34, 33

1о

15 го г5 зо

55 (01 или 10), счетчик готов к счету, так как вспомогательные триггеры при любом значении тактового сигнала на входе триггера останутся в прежнем значении.

Если в синхронной части есть цепь памяти по входу 14 (0 ) и по формуле и нужно оставлять в памяти синхронной части конечную информацию, то последовательность следующая: установка сигналов по шинам 34,33 (00), установка асинхронного режима, сигналы по шинам 35, 36 (01), установка направления счета, сигналы по шинам

34, 33 (01 или 10), счетчик готов к счету.

В а р и а нт 2. Включение режима счета по информации, хранимой в основных триггерах счетной цепи. При таком включении асинхронной счетной цепи информация (в обоих основных триггерах) в данном случае в триггерах

3 и 4 должна быть одинаковой, в ином случае правильной установки не произойдет. Последовательность установки следующая: установка внешней памяти, сигналы по шинам 35, 36 (00 или » ), установка сигналов по шинам

34, 33 (» ) во всех триггерах цепи и установка режима асинхронного счета, сигнал по шинам 35, 36 (01) в цепи через один триггер, так как могут быть изменения выходных уров.ней триггеров в связи с записью информации во вспомогательный триггер из какого-либо, в данном случае из третьего или четвертого основных триггеров, установка режима памяти по входу 16 на включенных через один триггерах счетной цепи, сигналы по шинам 34,33(00), при этом произойдет восстановление информации в основных триггерах по информации вспомогательного триггера, установка сигналов по шинам 35,36 (01.) в остальных триггерах счетной цепи, при этом произойдет окончательная установка информации памяти асинхронной счетной цепи во всех вспомогательных триггерах, установка направления счета, сигналы по шинам 34, 33 (!)! или 10), счетная цепь готова к работе, 8 а р и а н т 3. Выход может быть с запоминанием конечной информации в обоих основных триггерах счетной цепи и без запоминания конечной информации.

Выход с запоминанием конечной информации можно произвести в следу щей

892666

l5 последовательности: установка режима памяти ло шине 16, сигналы по шинам

34, 33(00), при этом в оба основных триггера счетной цепи заносится информация вспомогательного триггер"., установка режима внешней памяти, сигналы по шинам 35, 36 (00 или .11), установка режима синхронной работы, сигналы по шинам 35, 36 (10) и установка соответствующих сигналов по шинам 34, 33 в зависимости от условий входа в синхронный режим.

При выходе из асинхронного режима без запоминания конечной информации производится сразу вход в синхронный режим по заданным условиям.

Асинхронно-асинхронный режим, Если оба тактовых входа объединены в асинхронные цепи, то переход из режима в режим можно осуществить по правилам, описанным в асинхронно-синхронном режиме. Процедура перехода в другой асинхронный режим по конечной информации прежнего режима с запоминанием .конечной информации в основных триггерах прежнего режима выглядит так: установка памяти по шине 16, сигналы по шинам 34,33 (00)., изменение режима, сигналы по шинам

35, 36 (10), включение соответствуюзо щего направления счета, сигналы по шинам 34, 33 (01 или 10), цепь готова к счету.

Переключение в другой асинхронный режим по информации, хранимой в основных триггерах первой счетной цепи, производится также, как описано в п.2, описанного ранее асинхронно-синхронного режима. Триггера, работающие со вспомогательным триггером по пер- . вому тактовому сигналу 12 и по второ- 4о му тактовому сигналу по шине 17, по своим функциональным возможностям равноправны, поэтому комбинации режимов могут быть различными.

Наибольший технико-экономический эффект предлагаемый триггер может дать при реализации в виде интегральной микросхемы, что упростит построение сложных устройств, например асинхронных и синхронных реверсивных счет- so чиков, имеющих цепь сдвига вправо и влево, счетчиков и делителей с переменным коэффициентом счета и деления, других различных комбинированных устройств, выполняющих до четырех функций, уменьшит их габариты и расширит воэможности для комбинирования функций.

Использование триггера для построения микросхем СИС может увеличить количество выполняемых ими функций и расширить их. универсальность.

Формула изобретения

Триггер, содержащий два основных и один вспомогательный триггера, прямой и инверсный выходы, счетный вход первого основного триггера через инвертор соединен с первой шиной тактового сигнала, а информационный входс первой информационной шиной, инфор" мационный вход второго основного триггера соединен со второй информационной шиной, первый счетный вход вспомогательного триггера соединен с первой шиной тактового сигнала, а первый информационный вход соединен с выходом первого основного триггера, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, 8 триггер введены третий основной триггер, счетный вход которого через инвертор соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с третьей информационной шиной, четвертый основной триггер, счетный вход которого соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с четвертой информационной шиной, четыре логических элемента И, блок переключения, четыре шины управления, первая шина управления соединена с первыми входами первого и третьего элементов И и с первым входом блока переключения, вторая шина управления соединена с первыми входами второго и четвертого элементов

И и со вторым входом блока переключения, третья шина управления соединена со вторыми входами первого и второго элементов И, с третьим входом блока переключения и через инвертор со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертая шина управления соединена с третьими входами третьего и четвертого элементов И, с четверым входом блока переключения и через инвертор с третьими входами первого и второго элементов И, пятый и шестой входы блока переключения соединены соответственно со второй и третьей информационными шинами, а его первый и второй выходы соединены со входами установ892666

16 ки в ноль и единицу первого и второго основных триггеров, второй и третий выходы - со входами установки в ноль и единицу третьего и четвертого триггеров,а пятый и шестой выходысо входами установки в ноль и единицу вспомогательного триггера, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого основных триггеров и с управляющими входами вспомогательного триггера первым, вторым, третьим и четвертым соответственно, второй, третий и четвертый информационные входы вспомогательного триггера соединены с выходами соответственно второго, третьего и четвертого основных триггеров, первая шина тактового сигнала соединена через инвертор со вторым счетным входом вспомогательного триггера, вторая шина тактового сигнала соединена с третьим и через мнвертор с четвертым счетными входами вспомогательного триг1о гера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бунреев И.Н. и др. Микроэлект ронные схемы цифровых устройств, И., "Советское радио", 1975, с. 77-78.

2. Патент США 11 3917961, кл, Н 03 К 3/286, 1975.

ВНИИПИ Заказ 11281/83

Тираж 991 Подписано

Фипиап ППП Патен, I г. Ужг пр iд, уп. Г1 рп. s г пап, а