RS-триггер Советский патент 1988 года по МПК H03K3/42 

8

(Л

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и электронике и может быть использовано при построении цифровых систем с высоким коэффициентом готовности. RS-триггер содержит двухвходовые элементы И-НЕ 1 и 2 и индикаторы 3 и 4. Введение элементов ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13 и использование в качестве двухвходовых элементов И-НЕ троичных элементов И-НЕ повьшают надежность 3 работе КЗ-триггера. з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Ю

WL12

13

W

J3

п

2/

1

со

со о

со о

;/

Фив.1

1

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и элев Тронике и может быть использовано при построении цифровых систем с высоким коэффициентом готовности.

1390790

Цель изобретения - повышение надежности работы RS-триггера.

На фиг,1 показана структурная схема КЗ-триггера; на фиг,2 - принципиальная схема RS-триггера; на фиг.З - схема включения элемента Индикации.

RS-триггер (фиг,1) содержит первый 1 и второй 2 двухвходовые элементы И-НЕ, первый 3 и второй 4 ин- дикатюры шины положительного 5 и отрицательного 6 питания, общую шину 7 питания, первый вход 8 триггера, первьй выход 9 триггера, второй вход 10 триггера, второй выход 11 триггера, первый элемент ПОВТОРЕНИЕ 12, второй элемент ПОВТОРЕНИЕ 13, резистор 14 первого элемента ПОВТОРЕНИЕ,, резистор 15 второго элемента ПОВТОРЕНИЕ, оптрон 16 TiepBoro и оптрон

17второго элементов ПОВТОРЕНИЕ,вход

18и выход 19 первого элегмента ПОВТО РЕНИЕ, вход 20 и выход 21 второго :шемента ПОВТОРЕНИЕ.

На принципиальной схеме RS-триг- Гера (фиг,2) приведены те же цифровые обозначения, что и на структурной, но показано включение троичных логических элементов И-НЕ,

Для работы RS-триггера используются разнополярные пороговые уровни Двоичных сигналов. Логическому сиг- Налу 1 соответствует напряжение 1(U1nop и, . КО, сигналу О - напряжение Uo(-El и -Uortop). Кроме того, триггер обеспечивает обработку сигналов V. (тильда), ко соответствует напряжение

-Uonop Здесь +Е1 положительное напряжение питания, -Е2 - отрицательное напряжение питания, и пор (и о пор) пороговые уровни напряжений логической 1 (О), с;оответствующие отпирающему напряжению светодиодов.

В RS-триггере используются элементы И-НЕ 1 и 2, соответствие выходного сигнала которых всем возможным комбинациям входных сигналов при иедено в табл,1,

25 В RS-триггере используются элементы ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13, соответствие выходного сигнала которых всем возможным входным сигналам приведено в табл,2,

Таблица 2

30

Элемент ПОВТОРЕНИЕ (на примере элемента 12) работает следующим образом (фиг,1),

Если на входе 18 элемента сигнал О, то при принятых допущениях светодиод оптрона 16 светится, а фототранзистор этого оптрона открыт. Следовательно, отрицательное напряжение (сигнал О) с шины 6 отрицательного питания через открытый фототранзистор поступает на выход 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ,

Если на входе 18 этого элемента сигнал 1 или , то светодиод оптрона 16 не светится и фототранзистор

этого оптрона закрыт. При этом положительное напряжение (сигнал 1) с шины 5 положительного питания через резистор 14 поступает на выход 1У элемента ПОВТОРЕНИЕ.

Функционирование триггера представлено минимизированной таблицей переходов (табл.3), в которой через Q(0) обозначено состояние выхода 1 или 2 до срабатывания триггера.

Если состояние входов и выходов триггера до его срабатывания соответствует сигналу 1 или сигналу О

, то контролируемый RS-триггер функционирует как известный RS-триггер, построенный на двоичных элементах И-НЕ, что отражено строками 1-4 (табл.З) В четвертой строке еледует определить состояние выходов триггера после его срабатывания при условии, что (1), aQ 1(0).

Так, при состоянии триггера: на входах 8 и 10 - сигнал О (строка 1, табл.3), на основании известного фун001

-1 Q Q Если Q б (1),

а Q 1 (0)

1 О Если Q , а Q О

О 1 Если Q О, а Q

0(1) 1(0) Если Q .--(I), а Q 1 (f) или Q Q .7 8 9

кционирования элемента И-НЕ (табл.1) на выходах 9 и 11 устанавливается сигнал 1. Срабатывают элементы 3 и 4 индикации, на выходах элементов ПОВТОРЕНИЕ 12 и 13 сигналы (табл.2). Такое состояние триггера считается неопределенным.

При состоянии триггера: на входе 8 - сигнал О и на входе 10 - сигнал 1 (строка 2, табл.3), на выходе 9 устанавливается сигнал 1. Сигнал 1 и на выходе 19 элемента ПОВ- ТОРЕШЕ 12, Тогда на обоих входах элемента И-НЕ 2 будут сигналы 1, а на его выходе, а значит и на выходе 11 триггера - сигнал О. Сигнал О через элемент ПОВТОРЕНИЕ 13 поступает на второй вход элемента И-НЕ 1, Срабатьшают индикаторы 3 и 4 , .Таблица 3

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 - сигнал О и на входе 10 - сигнал 1, изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1, то на выходе 9 остается сигнал О, а на выходе 11 - сигнал 1. Это происходит за счет наличия сигнала О на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13. Такое состояние называется состояни- .ем хранения информации в триггере и соответствует строке 4 (табл.З) при условии, что Q 1, а Q 0. Индикаторы 3 и 4 в этом состоянии также срабатывают.,

При состоянии триггера: на входе

8- сигнал 1 на входе 10 - сигнал О (строка 3,табл.З), на выходе

11 устанавливается сигнал 1. Сиг- нал 1 будет и на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13. Тогда на обоих входах элемента И-НЕ 1 будут сигналы 1, а на его выходе, а значит и на выход

9триггера - сигнал О. Сигнал О через элемент ПОВТОРЕНИЕ 12 поступает на второй вход элемента И-НЕ 2, Срабатывают индикаторы 3 и 4.

Если предположить,, что состояние триггера:.на входе 8 - сигнал 1 и на входе 10 - сигнал О, изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал l, то на выходе 11 остается сигнал 1, на выходе 9 - сигнал О. Это происходит за.счет наличия сигнала О на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12.Такое состояние соответствует строке 4 (табл.З) при условии,, что Q О, а |CJ 1, Элементы 3 и 4 в этом состоя- нии тДкже срабатывают.

Триггер способен функционировать не только при сигналах О и 1, но и при сигнале U на его входах и выходах .

Такое функционирование отражено строками 4-9 (), В четвертой строке следует определить состояние выходов триггера после его срабатывания при условии, что хотя бы на одно из выходов был сигнал .

Функционирование триггера заключается в том, что при сигнале V хотя бы на одном из входов триггера, сигнал появляется хотя бы на одном из выходов триггера и хотя бы один иэ индикаторов не срабатывает.

Так, при состоянии триггера: на входе 8 - сигнал О и на входе 10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнал (строка 5, табл.З), на основании известного функционирования элемента И-НЕ (табл.1) на выходе 10 устанавливается сигнал . Элемент 4 сигнализации не срабатывает. На выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 сигнал 1 (табл.2), следовательно, на выходе элемента И-НЕ 1, а значит и на выходе 9 триггера - сигнал 1. Срабатывает индикатор 3.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 - сигнал О и на входе 10 - сигнал V , изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1,то на выходе 9 с равной вероятностью может установиться сигнал О или 1, а на выходе 11 - сигнал 1 или

О «Таким образом, после обработки сигнала % триггер может перейти к обработке логических сигналов 1 и О. Такое состояние соответствует строке 4 (табл.З) при условии, что Q 1, а Q /- .

При Состоянии триггера: на входе

8- сигнал V и на входе 10 - сигнал О (строка 6, табл.З), на выходе

9устанавливается сигнал V. Индикатор 3 не срабатывает. На выходе

19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 сигнал 1, следовательно, на выходе элемента И-НЕ 2, а значит и на выходе 11 триггера - сигнал 1. Срабатывает индикатор 4.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 - сигнал / и на входе 10 - сигнал О, изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1, то на вькоде 9 с равной вероятностью может установиться сигнал О или 1,то на выходе 11 - сигнал 1 или О. Такое состояние соответствует строке 4 (табл. З) при условии, что Q , а (.

При состоянии триггера: на входе 8 - сигнал 1 и на входе 10 - сигнал (строка 7, табл.З), на выходе 11 устанавливается сигнал л. Индикатор 4 не срабатывает. На выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 сигнал 1, следовательно, на выходе элемента И-НЕ 1, а значит и на выходе 9 триггера - сигнал О. Срабатывает индик атор 3..

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 - сигнал 1 и на- входе 10 - сигнал , изменяется

на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1, то на выходе 9 сохраняется сигнал О, а на выходе 11 сигнал изменяется на 1. Это происходит потому, что при изменении сигнала на выходе 11 с V на 1 сигнал 1 на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13 не изменяется а следовательно, не изменяется и сиг нал О на вьпсоде 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12. Такое состояние соответствует строке 4 (табл.3) при условии, что Q О, а Q / .

I .

При состоянии триггера: на входе 8 - сигнал и на входе 10 - сигнал 1 (строка 8, табл.3), на выходе 9 устанавливается сигнал . Индикатор 3 не срабатывает. На выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 сигнал 1, следовательно, на выходе элемента И-НЕ 2, а значит и на выходе 11 триггера - сигнал О. Срабатывает индикатор 4.

Если предположить, что состояние триггера: на входе 8 - сигнал л , на входе 10 - сигнал 1, изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1,то на выходе 11 сохраняется сигнал О, а на выходе 9 сигнал изменяется на 1. Это происходит потому, что при изменении сигнала на выходе 9 с V на 1 сигнал 1 на выходе 19 элемента ПОВТОРЕНИЕ 12 не изменяется, а следовательно, не изменяется и сигнал О на выходе 21 элемента ПОВТОРЕНИЕ 13. Такое состояние соответ- ствует строке 4 (табл.3) при условии, что Q л/ , а Q 0.

При состоянии триггера: на обоих входах 8 и 10 - сигнал /j (строка 9, табл.3), на обоих выходах 9 и 11 устанавливаются сигналы л. Индикаторы 3 и 4 не срабатывают.

Если предположить, что состояние триггера, при котором на обоих вхо- дах сигналы V , изменяется на состояние, когда на обоих входах триггера будет сигнал 1, то на выходе 9 с равной вероятностью может устанавливаться сигнал О или 1, а на выходе 11 - сигнал 1 или О. Такое состояние соответствует строке 4 (табл.3) при условии, что Q Q

Таким образом, если на входах триггера будут сигналы логических уровней О и 1, то сигналы логи ческих уровней будут и на выходах триггера. При этом предлагаемый тригер функционирует так же,как и известный RS-триггер на двоичных элементах И-НЕ.

Если хотя бы на одном входе триггера будет сигнал U-, то такой же сигнал устанавливается хотя бы на одном выходе триггера, т.е. осуществляется функция передачи сигнала С входов на выход в дополнение к реализации функций обычного RS- триггера. Наличие сигнала л на выходе триггера определяется по выключенному индикатору.

Б качестве элемента сигнализации целесообразно использовать два паралельно и встречно включенных свето- диода. Тогда при сигнале 1 светится один из них, при сигнале О - другой, а при сигнале W оба погашены.

На -элементах И-НЕ и элементах ПОВТОРЕНИЕ можно строить триггеры типов D, Т, TV, DV, Е, IK и др.

В цифровых системах часто используются не оба выхода RS-триггера, а только один из них. Если свободный выход не снабдить индикаторами, то отказы в элементах, связанных с соответствующим входом триггера, не будут обнаружены на выходе системы.

Схема RS-триггера с одним элементом индикации показана на фиг.З. RS- триггер с расширенными функциональными возможностями содержит RS-триггер 22, к первому 23.и второму 24 выходам которого подключены соответствующие входы элемента 25 индикации, который назовем ДОПОЛНЕНИЕ. Элемент ДОПОЛНЕНИЕ содержит первый 26, второй 27.и третий 28 оптроны, резисторы 29 и 30, шину 6 отрицательного питания, общую шину 7 питания, шину 5 положительного питания, индикатор 31, выход 32 элемента ДОПОЛНЕНИЕ, светодиоды 33-36 и фототранзисторы 37-40.

В табл.4 приведено соответствие выходного сигнала элемента ДОПОЛНЕНИ всем возможным комбинациям входных сигналов.

Таблица 4

10

15

20

25

Элемент ДОПОЛНЕНИЕ работает следующим образом.

Если на входе 24 сигнал

то

светодиоды 35 и 36 не светятся и фототранзисторы 39 и 40 закрыты, Сле довательно, на выход 32 элемента не может поступать напряжение ни с шины

5положительного питания, ни с шины

6отрицательного питания, т;,е, независимо от сигнала на входе 23 на выходе 32 в этом случае будет сигнал V (строки 5, 8 и 9, табл,4).

Если на входе 23 сигнал /- , то светодиоды 33 и 34 не светятся и фототранзисторы 37 и 38 закрыты. Фототранзистор 37 включен последовательно с фототранзистором 40, следовательно,, на выход 32 не поступает напряжение с шины 6 отрицательного питания. Фототранзистор 38 включен по- следовательно с фототранзистором 39, следовательно, на выход 32 не поступает напряжение с шины 5 положительного питания, т,е, независимо от сигнала на входе 24 на выходе 32 в этом случае будет сигнал V. (строки 5,

7и 9, табл,4) ,

Если на входе 24 устанавливается

сигнал

или

то светится, соответственно, светодиод 35 или 36, И в том, и в другом случае фототранзисторы 39 и 40 открываются. При этом сигнал на выходе 32 определяется сигналом на входе 23,

5

0

5

5

0

о

д

0

5

Так, если на входе 23 сигнал О (строки 1 и 2, табл,4), то светодиод 33 светится и фототранзистор 37 открывается. Напряжение с шины 6 отрицательного питания через открытые фототранзисторы 40 и 37 поступает на выход 32,т,е, на выходе 32 устанавливается .сигнал О и срабатывает индикатор 31,

Если на входе 23 сигнал 1 (строки 3 и 4,табл,4), то светодиод 34 светится и фототранзистор 38 открывается. Фототранзистор 37 закрыт, так как светодиод 33 не светится. Напряжение с шины 5 положительного питания через открытые фототранзисторы 39 и 38 Поступает на выход 32, т,е, на выходе 32 устанавливается сигнал 1 и срабатывает индикатор 31,

Таким образом, элемент ДОПОЛНЕНИЕ обеспечивает прохождение сигналов О и 1 с одного из выходов RS- триггера 22 на выход 32 RS-триггера, Если хотя бы на одном выходе RS-триггера 22 появляется сигнал л, то такой же сигнал , будет и на выходе 32,

Формула изобретения

1, RS-триггер, содержащий два двухвходовых элемента И-НЕ, первым входом триггера является первый вход первого элемента И-ЙЕ, а его выход - первым выходом триггера, вторым входом триггера является первый вход второго элемента И-НЕ,а его выход - вторым выходом триггера,lo т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы триггера, в нем в качестве двухвходовых элементов И-НЕ использованы троичные эле- ,менты И-НЕ, введены два элемента, реализующие функцию ПОВТОРЕНИЕ, состоящие из резистора и оптрона, причем вход первого элемента ПОВТОРЕНИЕ подключен к первому выходу триггера, а его выход подключен к второму входу элемента И-НЕ, вход второго элемента ПОВТОРЕНИЕ подключен к второму выходу триггера, а его выход подключен к второму входу первого эле- мейта И-НЕ, вход ка.ждого элемента ПОВТОРЕНИЕ соединен с катодом соответствующего светодиода оптрона, анод которого соединен с общей шиной питания, эмиттер фототранзистора оптрона соединен с шиной отрицательного питания, резистор включен между

шиной положительного питания и коллектором фототранзистора оптрона, который соединен с выходом элемента ПОВТОРЕНИЕ.

2, RS-триггер, по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей триггера, в него введен элемент индикации, содержащий три оптрона и два резистора (резисторы могут быт исключены), первый выход триггера соединен с катодом светодиода первого оптрона и с анодом светодиода второго оптрона, анод первого и катод второго оптронов подключены к общей шине, между вторым выходом триггера и общей шиной включены параллельно

и встречно два светодиода третьего оптрона, через первый резистор эмиттер первого фототранзистора третьего оптрона подключен к шине отрицательного питания, коллектор этого фототранзистора соединен с эмиттером фототранзистора первого оптрона, коллектор которого соединен с выходом,

через второй резистор коллектор второго фототранзистора третьего оптрона подключен к шине положительного питания, эмиттер этого фототранзистора соединен с коллектором фототранз 1стора второго оптрона,эмиттер которого соединен с выходом, а индикатор включен между выходом и общей шиной.

22

X

Фиг.З