Счетный триггер Советский патент 1983 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике. Известен счетный триггер на двух транзисторах, содержащий резисторы, сзапоминающие конденсаторы, диодные ключи. Его быстродействие ограничено временем выхода открытого транзистора из режима насыщения. Для повышения быстродействия схема .допо няется цепями, содержащими нелинейные элементы - диоды и транзисто ры tl. . Недостатком этого триггера является значительная потребляемая мощность , большое количество элементов , сложность конструкции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является счетный триггер, содержащий два пос ледовательно соединенных элемента с отрицательной дифференциальной проводимостью (,ОДП) - туннельные диоды, резистор нагрузки, а также элемент пгьмятй, состоящий из двух резисторов и индуктивности . Недостатками этой схемы являются большой ток потребления в статическом режиме, йизкие помехоустойчивость и. перепад логических уровней выходного сигнала, обусловленные ма лой разностью напряжений пика и впа дины туннельного диода. Кроме того, из-за индуктивности затруднена реализация счетного триггера в интёграл ном исполнении.. / Цель изобретения - снижение тока потребления триггера в статическом режиме. 1 , Поставленная цель достигается тем, в счетном триггере, содержащем два последовательно соединенных элемента с отрицательной проводимостью, резистор Нагрузки, а также элемент памяти, в качестве элементов с отрицательной дифференциал ной проводимостью использованы полу проводниковые прибо зы с кольцевыми затворами базы, а в качестве элемен та памяти - конденсатор, при этом коллектор первого полупроводниково-. го прибора с кольцевыми затворами базы соединен с резистором нагрузки, а эмиттер - с коллектором второ го полупроводникового прибора, с кольцевым затвором базы, эмиттер которого соединен с общей шиной, ба зы полупроводниковых приборов с кол цевым затвором базы через резисторы смеиения подключены к их коллекторам а между базой второго полупроводникового прибора с кольцевым затвором базы и общей шиной включён конденсатор, а также дополнительно введен диод, включенный между резистором нагрузки и коллектором второго полу проводникового прибора с кольцевым затвором базы. На фиг. 1 представлена- принципиальная, схема счетного триггера,ПКЗБграфическое обозначение биполярного У -р - VI транзистора, коллектор которого соединен с базой стрелкой- ; на фиг. 2 - график выходной вольтамперной характеристики 1ВЛХ), используемых ПКЗБ, причем Jp на фиг. 3 - ВАК, отражающая работу обоих ПКЗБ в счетном триггере; на фиг. 4 - эпюры токов и напряженийл показывающие работу схемы во времени.: . . . Счетный триггер содержит (фиг.1/ входной конденсатор 1, запоминающий конденсатор 2, резисторы.3, 4 смещения, резистор 5 нагрузки, два последовательно включенных ЛКЗБ 6,7, входную шину 8, диод 9, выходную шину 10, шину 11 питания. Счетный триггер работает следующим образом. При подаче.в момент времени t (фиг. 4) напряжения питания ток, текущий через схему, начинает возрастать, ток базы ПКЗБ 7 меньше, чем у ПКЗБ б, так как часть тока, текущего через резистор 4, ответвляется на заряд конденсатора 2/ Поэтому ПКЗБ 7 первым переключится в непроводящее состояние в некоторый момент времени t (фиг. Л), так как при данных базовых токах его порого вый ток коллектора Зи tiop . меньше порогового тока коллектора ПКЗБ 6 - 1nDp6 (фиг. 3). После перехода счетного триггера в это первое устойчивое состояние его ток потребления становится равным обратному току коллекторного перехода ПКЗБ- 7 (.фиг. 46. На выходной .шине устанавливается напряжение, соответствующее логической единице (фиг. 4.). Ч,,.--Е-- о ц-иэ &; (О где Wj - напряжение логической единицы;Е - напрязкение питания; обратный ток коллектора ПКЗБ; . . R, - попротийлениё нагрузки; Ugg-g -падение напряжения на эмиттерном переходе ПКЗБ б. Так как.З достаточно малС- 20 нА) составляющей j можно пренебречь и,ц,м-и После переключения схемы идет , процесс восстановления в период времени t - t/t заключающийся в дозарядке конденсатора 2 через резистор 4 до напряжения, стремящегося к потенциалу Е - Uggg (фиг 4г) . При подаче на счетный вход 8 схемы импульса отрицательной полярности в момент времени tj (фиг. 4(лу таKoroi чтобы напряжение на коллекто ПКЗБ опустилось ниже порогового. Vn -l nopгде - амплитуда импульса; и - пороговое напряжение реключателя ПКЗВ. ПКЗБ 7 переключится из непровод щего состояния в проводящее и оба ПКЗБ окажутся в проводящем состоянии. Ток потребления счетного триг гера возрастает. Диод 9 (фиг. 1) с жит для ускорения разряда барьерно емкости коллекторного перехода ПКЗБ 7. По окончании счетного импульса момент времени tJCфиг. 4а) напряже ние в точке А возрастает, ток схем увеличивается. При этом ток базы ПКЗБ 7 больше, чем ток базы ПКЗБ б из-за дополнительного тока разряда конденсатора 2 через эмиттерный пе ход ПКЗБ б. Поэтому пороговый Пцпср больше порогового тока D,JQp(фиг.З Следовательно, 6 непроводящее соетояние переходит ПКЗБ б. Потенциал шины 10 становится равным , Л4) где -падение напряжения на ПКЗБ 7.. Счетный триггер принял второе устойчивое состояние, соответствующее логическс 4у нулю, После опрокидывания схемы идет процесс обратного восстановления (t9.-t4.). t заключакадийся в разряде конденсатора 2 черезэмиттерный переход ПКЗБ 7 до потенциала, стремящегося к уровню падения напряжени на открыто эмиттерно-базовом переходе Ugn (фиг. 4г/ . При подаче на вход 8 следзпетцего счетного импульса в момент времени t ПКЗБ б совершат инверсное/переключение и оба ПКЗБ снова окажутся , в проводящем состоянии. По окончании счетного импульса в момент времени tp ток счетного триггера увеличивается (фиг. 4ff. При этом ток базы ПКЗБ 7 меньше, чем ПКЗБ б, так как тока, текущего через резистор 4, ответвляется на заряд конденсатора 2. Поэтому в непроводящее состояние переключится ПКЗБ 7, так как Зкпор-,. .pg (фиг. 3. Схема приняла первое устойчивое состояние. Счетный триггер по тзравнёшйо с прототипом, собранным на Туннельных диодах АИ1О1Б, более экономичен, так как потребляет в статическом режик|е ток около 20 нА, равный обратному току р -V) перехода, что более чем в 1000 раз меньше} не содержит индуктивности, что упрощает его реализацию в интегральном исполнении; имеет большую помехоустойчивость, зада ваемую напряжением питания и ограниченную величиной и,- - UxtlOP составляющей 10-15 Bj имеет больший пе зепад логических уровней выходного сигнала, задаваемый напряжением питания и ограниченный величиной Ux.9 fTrtjx ° достаточно для срабатывания таких же триггеров и облегчает построение различных устройств на их основе, например счетчиков. Основные преимущества триггера сохраняются также при сравнении его с Прототипом, выполненным.на ПКЗБ (содержащим в отличие от предлагаемого счетного триггера индуктивность и два дополнительных резистора в качеству элемента памяти , а именно: лучшее соответствие интегральной технологии;-примерно в 500 раз меньший ток потребления в статическом режиме.

СЧЕТНЫЙ ТРИГГЕР, содержащий два последовательно соединенных элемента с отрицательной дифференциальной проводимостью, резистор нагрузки, а также элемент памяти, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потребляемого тока, в нем в качестве элементов с отрицательной дифференциальной проводимостью использоваиы полупроводниковые приборы с кольцевым затвором базы/ а в качестве элемента памяти - конденсатор, при этом коллектор первого полупроводникового прибора с кольцевшч затвором базы соединен с резисторе нагрузки, а зглиттер - с коллектором, второго полупроводникового прибора-, с кольцевьм затворсял базы, эмиттер котррого соединен с общей шиной, базы полупроводниковых приборов с кольдевым затвором базы через резисто ; смещения подключены к их коллекторам, а между базой второго полупроводникового прибора с кольцевым затвором базы с общей шиной включен конденсатор, а также дополнительно введен диод, . включенный между резистором нагрузки и коллектором второго полупроводникового прибора с кольцевым затвс рсж базы.

Фиг.2

(кэ