Симметричный триггер Советский патент 1986 года по МПК H03K3/286 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве элемента регистров, блоков считывания и накопления информации.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, быстродействия и умень- потребляемой мощности.

На чертеже приведена принциниальная электрическая схема симметричного триггера с дополнительным излучающим диодом (с дифференциальн|11м обратимым оптроном).

Симметричный триггер содержит дна транзистора 1 и 2 с резисторами 3 и 4 в коллекторных пенях, обратимый онтрон Гэ, диоды 6 и 7 которого включены в цепи перекрестных коллекторно-базовых связей транзисторов 1 и 2 соответственно, дополнительный светодиод 8, онтически связанный с диодами 6 и 7, два резистора 9 и 10, И1унтирующих коллекторные переходы транзисторов 1 и 2 соответственно, резисторы 11 и 12, шунтирую1цие диоды 6 и 7 обратимого оптрона соответственно, резисторы 13 и 14, шунтирующие базо-эмиттерные переходы транзисторов 1 и 2 соответственно.

Устройство работает сле.дую1цим образом.

В исходном состоянии транзистор 1 (2) открыт, а транзистор 2{1) закрыт. При подаче импульса управления на базу откры того транзистора 1 он запирается. Напряжение на коллекторе транзистора 1 возрастает, диод 7 перестает излучать. Одновременно на управляющий вход устройства подают аналоговый (импульсный) управляю- н;ий сигнал, который через ограничивающий резистор R поступает на дополнительный светодиод 8, последний выдает соответствующий световой сигнал на оптические входы диодов 6 и 7 одновременно. В диодах обратимого оптрона 5 возникают дополнительные фототоки (фотонанряжения), которые несколько способствуют ускорению переброса триггера в новое устойчивое иоложе ние, но на более высоком уровне управляющих напряжений обратной связи. Действительно, возникшее донолнительное наноя- жение фотоЭДС на диоде 7 минусом будет приложено к базе транзистора 1, пос.чедыии: еще быстрее начнет закрываться и на ei o коллекторе возникнет высокий уровень ;i;i- пряжения, достаточный д:1я иреодолении встречной фотоЭДС диода 6, диод 6 , ;а- винно открывается и на базе транзистор; 2 появляется высокий уровень управляющего напряжения, открываюц.1его с болыпей скоростью транзистор 2. Через базовый переход транзистора 2 и диод 6 начинает протекать общий ток, диод 6 начинает работать излучателем и выдает свето1зоГ; поток на оптический вход диода 7, фотоЭДС на диоде 7 еп;е больше возрастает, транзистор 2 полностью открывается и подключает анод диода 7 к общей шине питания, одновременно, запирающее напряжение диода 7 целиком прикладывается к входу транзистора 1 и полностью его запирает. На

базе транзистора 1 появляется лог.«О, равный сумме фотоЭДС, возникшей от двух источников излучения - диода 6 и свето- .чиода 8 (возможно возникновение отрицательного напряжения на базе транзистора 1), минус этого напряжения приложен к ба:ie транзистора, а нлюс - к эмиттеру. Диод 6 переходит в режим излучателя, а диод 7 - в режим фотонриемника. Через )езистор 9, диод 7 и коллекторно-эмит- терный переход транзистора 2 начинает протекать суммарный фототок диода 7, работающего в режиме фотоприема. Через диод t) проходят два встречных тока; ток накачки излучателя (диода 6), который движется от коллектора транзистора 1 к базе транзистора 2, и фототок, возникший от допол0 нительного излучателя - светодиода 8 и двигающийся от базы транзистора 2 к коллектору транзистора 1. В результате поро- Iовый барьер отпирания диода 6 повышается на величину значения встречного фототока или на величину встречной фотоЭДС. Изме- ияя величину тока накачки излучателя-све- тодиода 8, можно в широких пределах регулировать порог отнирания диодов 6 (7) при переходе их на режим излучения. Меняя уровень фотопотока излучателя-светодио- да 8 током накачки, можно получить од- |;овременный порог срабатывания транзистора 2(1) и диода 6(7), что приведет к ускорению переключения триггера. Одновременно увеличение порога срабатывания диода 6(7) при переходе его на режим излучения приводит к идент,ичному увеличению порога, запиранию транзистора 1 (2) фотодиодом диодом 7. Для переброски триггера в новое устойчивое положение требуется большая электрическая энергия источника управляющего напряжения, чем для упЭ равления основного устройства, т.е. налицо возрастание помехоустойчивости триггера. Подавая сигнал управления на другой транзистор (транзистор 2), триггер перево- ;1.ят в новое противоположное состояние, при котором диод 7 работает в качест ве свстодиол.а, а диод 6 - в качестве (потодиода.

Процесс перехода диода 7 на режим из- ..;ения будет проходить следуюндим обра0

При появлении низкого уровня управляюп сго напряжения лог.«О на управляющем входе транзистора 2 в базе транзистора 2 начнет нроисходить рассасывание зарядов, а катод диода 6 окажется на короткое вре- 5 1я юдключен к общей шине питания, ток накачки через диод 6 скачком незначительно увеличится, соответственно незначительно возрастет ток в фотоприемно.м диоде 7,

5

на короткое время помехоустойчивость триггера возрастает (момент предельной помехоустойчивости триггера), но как только заряд в базе транзистора 2 рассосется и транзистор 2 начнет открываться, то шунтирующего влияния диода 7 на лавинно открывающийся транзистор 2 происходить не будет, так как под действием постоянно присутствующей в диоде фотоЭДС, возникшей от дополнительного источника излучения свето- диода 8 (потенциальный встречный барьер фотоЭДС основному источнику питания), сопротивление диода 7 остается еще некоторое время довольно большим. Поэтому крутизна фронта в транзисторе 2(1) при его открывании резко возрастает в сравнении с крутизной фронтов в основном устройстве. И как только потенциал на коллекторе транзистора 2 достигнет значения большего порога отпирания диода 7, фототок станет меньше тока отпирания транзистора 1(2), фототок через резистор 9 уменьшится до минимального значения и транзистор 1 откроется, диод 6 перестанет излучать раньше, чем диод 6 в основном устройстве, ввиду влияния встречной фотоЭДС диода 6 на спадающее напряжение на коллекторе транзистора 1. В результате и диод 6 и транзистор 2 выключатся одновременно (быстрее, чем в основном устройстве, где излучатель выключается например раньше, чем выключится транзистор).

Потребление электрической энергии в новом решении будет меньше, чем в известном, при всех прочих равных условиях. Поэтому токи накачки обратимого оптрсна 5 можно довести до минимальных величин - вплоть до значений максимальных фототоков в диодах 6(7), работающих в режиме фотоприема. А максимальный фототок и определяется при этом фотоэнергией дополнительного светодиода 8. В этом случае триггер переходит на режим работы с «отрицательными сопротивлениями в цепях обратных связей триггера (диоды 6 и 7 частично перешли на режим управляемых отрицательных сопротивлений).

В таком режиме триггер становится наиболее помехоустойчивым и экономичным - работает на микротоках. Сам триггер в микроточном режиме работы позволяет использовать вместо биполярных транзисторов униполярные транзисторы - полевые транзисторы. Триггер может выполняться на КМОП элементах и т.д.

Для того, чтобы при малых токах накачки диодов 6(7) триггер не уменьшил своего быстродействия, диоды 6 и 7 шунтируются резисторами. В результате восстановление диодов 6(7) при переключении триггера будет происходить быстрее- при переходе диода 6 из режима фотоприема в режим излучения (будет уменьшена постоянная времени диода 6(7)Jl Несколько лучший эффект по ускорению быстродействия триггера получается при шунтировании базо-эмиттерных переходов трап- зисторов резисторами 13 и 14. В этом случае ускоряется время рассасывания зарядов р-п-переходов транзисторов и диодов 6(7) одновременно.

Работа симметричного триггера с доио/ь нительными резисторами 11, 12. шунтирую- 0 щима, диоды обратимого оптрона 5, и с резисторами 13, 14, шунтирующими базо- эмиттерные переходы транзисторов 1 и 2, происходит аналогичным образом.

В триггере, работающем на микротоках, вместо обратимого онтрона можно поставить дифференциальный оптрон.

Работа триггера с дифференциальным опт- роном мало чем отличается от работы триггера с дифференциальным обратимым оптро ном на микротоках. Единственным отличием в таком триггере будет отсутствие оптической связи между диодами 6 и 7. Но такой триггер несколько лучше работает в режиме двоичного счета, ког5 да через светодиод 8 подают импульсы тока. В таком же режиме может работать симметричный триггер при включенных резисторах 13 и 14 (11 и 12). В этом случае импульсом фотопотока от светодиода 8 возбуждаются оба диода 6 и 7.

0 Транзистор 1 заперт, транзистор 2 открыт током, протекающим через диод 6. Возникшая в диоде 7 фотоЭДС сильнее запрет транзистор 1, а возрастающая фотоЭДС на диоде 6 достигнет такого значения, что протекания прямого тока через диод 6 не будет,

5 транзистор 2 начнет запираться, сопротивление его коллекторного перехода возрастает, величина фототока через резистор 9 уменьшится и ток резистора 9 пойдет на вход транзистора 1, который начнет открываться, величина запирающего потенциала диода 7 уменьшится, диод 7 откроется в прямом направлении возросшим потенциалом транзистора 2. В этот момент светодиод 8 выключается, а транзисторы 1 и 2 входят в новое состояние. Такой режи.м в

5 триггере (двоичный режим счета импульсов) на дифференциальном оптроне можно получить при определенной амплитуде и длительности тока накачки излучателя-светодиода 8. (Данная схема триггера на чертеже не показана) .

0

Триггер с дифференциальным оптроном и с определенно рассчитанными величинами сопротивлений в цепях триггера может работать и в строго избирательном режиме, т.е. , переключение триггера возможно, например, при различных чередующихся амплитудах тока накачки и соответствующих длитсмь- ностях управляющих импульсов.

12512&5.,

5

Формула изобретенияго оптрона, и резисторы, Шунтирующие базоэмиттерные переходы транзисторов. 1. Симметричный триггер по авт. св.

№ 1081779, отличающийся тем, что, с це-2. Триггер по п. 1, отличающийся тем,

лью повышения помехоустойчивости и умень- Что, с целью повышения быстродействия, в

шения потребляемой мощности, в негоНего введены резисторы, которые включены

введены дополнительный светодиод, оптичес-параллельно соответствующим диодам обки связанный с каждым диодом обратимо-ратимого оптрона.

Изобретение относится к импульсной технике, может найти применение в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве элемента регистров, блоков считывания и накопления информации и является дополнительным к авт. св. № 1081779. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, уменьшение потребляемой мощности. Для достижения данной цели в устройство, содержащее транзисторы 1 и 2, резисторы 3, 4, 9, 10, обратимый оптрон 5, диоды 6 и 7, введены светодиод 8 и резисторы 13 и 14. Для повышения быстродействия в данное устройство введены резисторы 11 и 12. В триггере, работающем на микротоках, вместо обратимого можно поставить дифференциальный оптрон. В этом случае триггер с определенно рассчитанными величинами сопротивлений может работать в строго избирательном режиме. 1 З.П., 1 ил. а С -0 +fr. 1ч: CJN: Сг