ТРИГГЕР С НЕРАЗРУШАЕМОЙ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ИНФОРМАЦИЕЙ Российский патент 1994 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при разработке элементов цифровой техники.

Простейший триггер-RS-триггер обладает двумя входами S и R и двумя выходами Q и . Состояние, которое принимает триггер при включении питания, не может быть предсказано заранее. Поэтому при отключении и повторном включении питания состояние триггера не определено и информация, записанная в триггере, при непредвиденном или аварийном снятии питания разрушается.

Потеря информации при выключении питания является серьезным недостатком любого триггера.

Для устранения этого недостатка в схему триггера вводятся элементы, запоминающие предшествующее выключению питания состояние. Чаще других используются магнитные элементы с прямоугольной петлей намагничивания (патент ФРГ N 1762506, кл. 21а' 36/18, патент ФРГ N 1762507, кл. 21а' 36/18). Усовершенствованный вариант подобных систем представлен а.с. СССР N 790125, кл. Н 03 К 3/286. Этот триггер и выбран в качестве прототипа. Триггер образован из обычного RS-триггера путем введения в цепи обратной связи ферритовых трансформаторов. Трансформаторы имеют по две обмотки каждый, намагничивающую и сигнальную. Намагничивающие обмотки служат для записи существующего состояния триггера, сигнальные обмотки выдают информацию о состоянии, предшествующем выключению питания, и определяют состояние после возвращения питания.

Для всех подобных триггеров характерны следующие недостатки.

Ферритовые трансформаторы установлены в рабочих участках схемы и подвергаются перемагничиванию при каждой смене состояний. Это приводит к дополнительным затратам энергии и снижению КПД устройства.

Перемагничивание сердечников происходит током базы транзисторов и степень намагниченности недостаточна, поэтому ЭДС сигнальной обмотки невелика, а форма импульса расплывчатая. Надежность восстановления низкая.

Наличие трансформаторов в рабочих участках схемы снижает ее быстродействие.

Если процесс восстановления пошел по неверному пути, на выходе триггера формируется короткий импульс, который может быть воспринят как ложная единица.

Цель изобретения - устранение дополнительного расхода энергии, увеличение надежности восстановления, увеличение быстродействия, устранение переходных явлений при восстановлении.

Цель достигается тем, что RS-триггер, содержащий два транзистора с их коллекторными нагрузками и цепями перекрестной положительной обратной связи между коллекторами и базами транзисторов и двухобмоточный трансформатор с ферритовым сердечником, своими выходами соединен с базами двух добавочных транзисторов, коллекторы которых объединены и соединены с положительным полюсом источника питания. Эмиттеры добавочных транзисторов соединены с началами обмоток ферритового трансформатора и входами триггера, концы обмоток соединены с выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания. Транзисторы шунтированы диодами, включенными в обратном направлении.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема разряда конденсатора С для момента времени, следующего за выключением питания; на фиг. 3 - эквивалентная схема заряда конденсатора С после повторного включения.

Устройство состоит из двух блоков. Блок А-обычный RS-триггер. Его работа не требует пояснений. Элементы запоминания информации о состоянии триггера объединены в блок В. Он содержит конденсатор С, двухобмоточный трансформатор Тр на ферритовом кольце, два диода Д₁ и Д₂, два транзистора TV3 и TV4 обратной проводимости по сравнению с транзисторами триггера TV1 и TV2. Базы транзисторов ТV3 и TV4 соединены резисторами R₃и R₄ с выходами Q и триггера. Коллекторы объединены и подключены к положительному полюсу источника питания Е. В эмиттерных цепях транзисторов включены обмотки трансформатора Тр. Верхние выводы обмоток соединены с входами триггера, а нижние объединены и через конденсатор С соединены с отрицательным полюсом источника Е. Диоды Д₁ и Д₂ включены параллельно транзисторам ТV3 и TV4 в обратном направлении.

Устройство работает следующим образом. При включенном питании конденсатор С заряжен до напряжения источника и ток через транзисторы TV3 и TV4 не протекает. RS-триггер работает обычным образом и напряжение на базах транзисторов TV3 и TV4 меняется всякий раз при смене состояний триггера.

Незначительный разряд конденсатора С через открытый эмиттерный переход транзистора блока запоминания и транзистор открытого плеча триггера компенсируется током подзарядки через диоды Д₁ и Д₂. Уменьшение тока разряда достигается введением резисторов R₃ и R₄. Этот ток, суммируясь с рабочим током триггера, на его работу не оказывает влияния. Пусть перед выключением питания триггер находился в состоянии Q=1, =0. Через транзистор TV1 протекает ток, напряжение на базе TV4 равно 0, напряжение на базе TV3 равно напряжению источника Е. После отключения источника питания конденсатор источника Сф начинает разряжаться через транзистор TV1 с постоянной времени не меньшей, чем τ= СфRк1, напряжение источника падает. На эмиттерах TV3 и TV4 действует напряжение конденсатора, равное Е, и напряжение на их коллекторах отрицательно по отношению к эмиттерам. Конденсатор С начинает разряжаться через транзистор TV4, на базе которого действует напряжение, отрицательное по отношению к эмиттеру. При этом происходит намагничивание сердечника Тр в прямом направлении. Эквивалентная схема разряда С после выключения питания показана на фиг. 2. Глубина намагничивания определяется величиной коллекторного тока. Напряжение на базе TV3 по отношению к эмиттеру близко к нулю. При повторном включении питания происходит заряд конденсатора С через диоды Д₁ и Д₂. Постоянная времени заряда определяется незначительным сопротивлением диода в прямом направлении, и скорость изменения тока велика. В результате на той обмотке трансформатора Тр, где ток заряда производит перемагничивание сердечника, возникает импульс ЭДС, поступающий на вход транзисторов триггера, способствующий восстановлению состояния триггера. Эквивалентная схема заряда конденсатора С для рассматриваемого случая показана на фиг. 3. Ток заряда I₃ противоположен току I₂, осуществлявшего намагничивание в правой обмотке. Поэтому на ней возникает ЭДС самоиндукции, поступающая на базу транзистора TV1 и вызывающая появление в нем тока, возвращая триггер в состояние, существовавшее до отключения питания.

В сравнении с прототипом импульс на входе триггера появляется в момент включения питания. Это исключает появление на выходе ложного импульса. Перемагничивание сердечника происходит только в моменты выключения и включения питания, нормальная работа триггера не нарушается и сохраняется его быстродействие.

Система запоминания может быть использована в любом триггере, в том числе и интегральном.

Использование: изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при разработке элементов цифровой технике. Сущность изобретения: триггер содержит четыре транзистора, трансформатор с ферритовым сердечником, три конденсатора, два диода. 3 ил.

ТРИГГЕР С НЕРАЗРУШАЕМОЙ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ИНФОРМАЦИЕЙ, содержащий RS-триггер, образованный двумя транзисторами и их коллекторными нагрузками, цепями перекрестной положительной обратной связи между коллекторами и базами транзисторов и двухобмоточный трансформатор с ферритовым сердечником, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода энергии источника питания, увеличения надежности восстановления состояния при повторном включении, увеличения быстродействия, к его выходам подсоединены базы двух дополнительных транзисторов, их коллекторы объединены и соединены с положительным полюсом источника питания, эмиттеры соединены с соответствующими началами обмоток трансформатора и входами триггера, концы обмоток объединены и через конденсатор соединены с отрицательным полюсом источника питания, а дополнительные транзисторы шунтированы соответствующими диодами, включенными в обратном направлении.