ТРИГГЕРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Известно триггерное устройство (см. авт. свид. СССР 845287 от 02.07.79, МКИ Н 03 К 19/16, опубл. 07.07.81, БИ 25. Н.М.Лукманов. Энергонезависимая ячейка памяти), содержащий сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса и обмоткой, средняя точка которой подключена через резистор к источнику питания. Конец обмотки подключен к выходу первого элемента И-НЕ, начало - к выходу второго элемента И-НЕ и к одному из входов третьего элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к шине разрешения, а выход - к единичному входу триггера. Нулевой вход триггера подключен к шине сброса, а прямой и инверсный выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к шине перемагничивания.

Недостатками данного триггерного устройства являются низкие помехоустойчивость и достоверность функционирования, так как вероятность сбоя триггера высока, а восстановление истинного состояния происходит лишь при очередном санкционированном опросе сердечника. Пока триггер находится в ложном состоянии, сигнал об этом не формируется, следовательно, внешними устройствами ложное состояние данного триггера воспринимается как истинное.

Известно триггерное устройство (см. авт. свид. СССР 1019594 от 04.02.82, МКИ Н 03 К 3/286, опубл. 23.05.83, БИ 19. Г.И.Шишкин. Триггерное устройство (его варианты), (фиг.2)), содержащее триггер, логический элемент, первый и второй элементы памяти на магнитных сердечниках, выходы обмоток считывания которых соединены с общей шиной. Входы обмоток считывания подключены соответственно к катодам первого и второго диодов, аноды которых соединены с общей шиной через соответственно первый и второй конденсаторы и с шиной источника питания через соответственно первый и второй резисторы. Выходы обмоток записи первого и второго элементов памяти на магнитных сердечниках соединены между собой. Выход логического элемента подключены к тактовому входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с входами обмоток записи первого и второго элементов памяти на магнитных сердечниках. Первый и второй входы логического элемента соединены соответственно с анодами первого и второго диодов, причем его третий вход подключен к входной шине.

Недостатком данного триггерного устройства является сложность, связанная с наличием двух элементов памяти на магнитных сердечниках и большого количества дискретных элементов (диодов, конденсаторов и резисторов), что затрудняет миниатюризацию устройства и уменьшает его надежность.

Достигаемым техническим результатом является упрощение триггерного устройства путем уменьшения количества элементов памяти на магнитных сердечниках и других дискретных элементов.

Указанный технический результат достигается тем, что в триггерное устройство, содержащее триггер, логический элемент, элемент памяти на магнитном сердечнике, резистор и конденсатор, при этом инверсный выход триггера соединен с одним входом элемента памяти, а вывод резистора через конденсатор соединен с общей шиной, дополнительно введен триггер Шмитта, при этом другой вход элемента памяти соединен с прямым выходом триггера, а выходы - с соответствующими входами логического элемента, выход которого соединен с другим выводом резистора, вход триггера Шмитта подключен к точке соединения резистора и конденсатора, а выход соединен с тактовым входом триггера.

Кроме того, элемент памяти на магнитном сердечнике содержит магнитный сердечник с обмоткой и резистор, при этом один вывод обмотки является одним выходом элемента памяти и соединен с одним входом элемента памяти, другой вывод обмотки является другим выходом элемента памяти, а отвод обмотки через резистор соединен с другим входом элемента памяти, при этом логический элемент выполнен в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Кроме того, элемент памяти на магнитном сердечнике содержит магнитный сердечник с обмоткой, резистор и два инвертора с открытым стоком (коллектором), при этом один вывод обмотки является одним выходом элемента памяти и соединен с выходом первого инвертора, другой вывод - является другим выходом элемента памяти и соединен с выходом второго инвертора, а средняя точка обмотки через резистор подключена к шине питания, входы первого и второго инверторов являются одним и другим входами элемента памяти, а логический элемент выполнен в виде элемента ИЛИ.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить триггерное устройство путем исключения второго элемента памяти на магнитном сердечнике, второго конденсатора и диодов.

На фиг. 1 приведена схема триггерного устройства, а на фиг.2 и 3 - возможные варианты выполнения элемента памяти и логического элемента.

Триггерное устройство содержит триггер 1, логический элемент 2, элемент 3 памяти на магнитном сердечнике, резистор 4, конденсатор 5 и триггер 6 Шмитта. Входы элемента 3 памяти соединены с соответствующими выходами триггера 1, а выходы - с соответствующими входами логического элемента 2, выход которого через последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5 подключен к общей шине. Точка соединения резистора 4 и конденсатора 5 через триггер 6 Шмитта соединена с тактовым входом триггера 1.

В первом варианте исполнения (фиг.2) элемент 3 памяти содержит магнитный сердечник 7 с обмоткой и резистор 8. Один вывод обмотки сердечника 7 является одним выходом элемента 3 памяти и соединен с одним входом элемента 3 памяти, другой вывод обмотки является другим выходом элемента 3 памяти, а отвод обмотки через резистор 8 соединен с другим входом элемента 3 памяти. Логический элемент 2 выполнен в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Во втором варианте исполнения (фиг.3) элемент 3 памяти содержит магнитный сердечник 7 с обмоткой, резистор 8 и два инвертора 9 и 10 с открытым стоком (коллектором). Один вывод обмотки является одним выходом элемента 3 памяти и соединен с выходом инвертора 10. Средняя точка обмотки через резистор 8 подключена к шине 11 питания. Входы инверторов 9 и 10 являются входами элемента 3 памяти. Логический элемент 2 выполнен в виде элемента ИЛИ.

Триггерное устройство работает следующим образом.

В единичное состояние триггерное устройство устанавливается по S-входу триггера 1. При этом магнитный сердечник 7 намагничивается в единичное состояние током, протекающим с прямого выхода триггера 1 через резистор 8, обмотку сердечника 7 на инверсный выход триггера 1. Если сердечник 7 был намагничен в нулевое состояние, то на выходе логического элемента 2 сформируется импульс, длительность которого достаточна для заряда конденсатора 5 до уровня порога срабатывания триггера 6 Шмитта. На выходе триггера 6 Шмитта сформируется импульс, поступающий на тактовый вход триггера 1. Но этот импульс не приведет к переключению триггера 1, так как сигнал на S-входе имеет более высокий приоритет.

Аналогично триггерное устройство устанавливается в нулевое состояние.

В режиме хранения информации (когда сигналы на S- и R-входах триггера 1 отсутствуют) через обмотку сердечника 7 протекает ток, подтверждающий его состояние. На выходе логического элемента 2 присутствует уровень логического нуля, и конденсатор 5 разряжен. Если под воздействием помехи триггер 1 установится в противоположное состояние, то направление тока через обмотку сердечника 7 изменится, и сердечник начнет перемагничиваться в противоположное состояние, при этом на выходе логического элемента 2 появится уровень логической "1", и конденсатор 5 начнет заряжаться. Как только напряжение на конденсаторе 5 достигнет порога срабатывания триггера 6 Шмитта, сформируется фронт импульса, который переключит триггер 1 в прежнее состояние. При этом произойдет повторное изменение направления тока через обмотку сердечника 7, и начнется восстановление состояния сердечника 7. Во время восстановления состояния сердечника 7 на выходе логического элемента 2 будет продолжаться удерживаться уровень логической "1", и заряд конденсатора 5 будет продолжаться. Однако во время изменения направления тока через обмотку сердечника 7 возможно формирование на выходе логического элемента 2 короткого импульса логического "0", сопровождаемого незначительным спадом напряжения на конденсаторе 5. Но ширина петли гистерезиса переключательной характеристики триггера 6 Шмитта больше величины спада напряжения на конденсаторе 5, поэтому импульс логического "0" на выходе триггера 6 Шмитта не сформируется. Как только состояние сердечника 7 полностью восстановится, на выходе логического элемента 2 появится уровень логического "0", конденсатор 5 разрядится, а на выходе триггера 6 Шмитта сформируется срез импульса. Триггерное устройство вернется в режим хранения информации.

Таким образом, после сбоя триггерное устройство автоматически восстанавливает свое состояние. На реализацию функции в заявляемом устройстве требуется меньшее количество элементов, чем в прототипе.

В институте изготовлен лабораторный макет триггерного устройства на микросхемах серии 564 и сердечнике из сплава АМАГ183. Испытания макета подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. Техническим результатом является упрощение триггерного устройства путем уменьшения количества элементов памяти на магнитных сердечниках и других дискретных элементов. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит триггер, логический элемент, элемент памяти на магнитном сердечнике, резистор и конденсатор, триггер Шмитта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Триггерное устройство, содержащее триггер, логический элемент, элемент памяти на магнитном сердечнике, резистор и конденсатор, при этом инверсный выход триггера соединен с одним входом элемента памяти, а вывод резистора через конденсатор соединен с общей шиной, отличающееся тем, что дополнительно введен триггер Шмитта, при этом другой вход элемента памяти соединен с прямым выходом триггера, а выходы - с соответствующими входами логического элемента, выход которого соединен с другим выводом резистора, вход триггера Шмитта подключен к точке соединения резистора и конденсатора, а выход соединен с тактовым входом триггера. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент памяти на магнитном сердечнике содержит магнитный сердечник с обмоткой и резистор, при этом один вывод обмотки является одним выходом элемента памяти и соединен с одним входом элемента памяти, другой вывод обмотки является другим выходом элемента памяти, а отвод обмотки через резистор соединен с другим входом элемента памяти, при этом логический элемент выполнен в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент памяти на магнитном сердечнике содержит магнитный сердечник с обмоткой, резистор и два инвертора с открытым стоком (коллектором), при этом один вывод обмотки является одним выходом элемента памяти и соединен с выходом первого инвертора, другой вывод является другим выходом элемента памяти и соединен с выходом второго инвертора, а средняя точка обмотки через резистор подключена к шине питания, входы первого и второго инверторов являются одним и другим входами элемента памяти, а логический элемент выполнен в виде элемента ИЛИ.