Многостабильный триггер Советский патент 1990 года по МПК H03K3/29 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных электронных устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники.

Цель изобретения - упрощение реализации в интегральном исполнении и расширение области применения за счет разделения по времени включения и выключения ячеек многостабильного триггера.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема многостабильного триггера.

Многостабильный триггер содержит ячейки l.l-l.n, каждая из которых выполнена -на третьем 2 и первом 3 транзисторах первого типа проводимости, втором 4 и четвертом 5 транзисторах второго типа проводимости, входные

6 и выходные 7 гаины, резисторы 8 нагрузки, коммутирующий транзистор 9, общий резистор 10, шину 11 сброса и шину 12 питания.

Эмиттеры транзисторов 2, 3 и 9 соединены с общей шиной, база транзистора 2 соединена с входной шиной 6, база и коллектор транзистора 3 соединены соответственно с коллектором и базой транзистора 4, база которого соединена с выходной шиной 7 и через резистор 8 нагрузки подключена к шине 12 питания. Коллектор транзистора 5 соединен с коллектором транзистора 4, а база транзистора 5 соединена с вторым коллектором-транзистора 2, Коллектор транзистора 9, первые коллекторы транзисторов 2el-2.n и эмиттеры транзисторов 5.1-5.П, 4.1-4.П соединены вместе и через обелел

Јь

щий резистор 10 подключены к шине 12 питания. База транзистора 9 соединена с шиной 11 сброса.

Многостабильный триггер работает следующим образом.

При включении напряжения питания многостабильный триггер устанавливается в состояние, при котором все ячейки выключены, все транзисторы всех ячеек закрыты, на выходных ши- нах 7.1-7.п. и на коллекторе транзистора 9 высокие уровни напряжений.

Для включения ячейки, т.е. для переключения многостабильного триггера в другое устойчивое состояние, необходимо на входную шину одной ячейки подать положительный импульс. Допустим, что положительный импульс поступает на входную шину 6.1 первой ячейки 1.1. Транзистор 2.1 переключается в режим насыщения. За счет тока первого коллектора снижается уровень напряжения на коллекторе транзистора 9 до 0,1-0,3 В (этот уровень опреде- ляетсяпадением напряжения коллектор - эмиттер насыщенного транзистора) . Практически до такого же уровня уменьшается напряжение на базе транзистора 5.1 за счет тока второго коллектора транзистора 2.1 Это определяет примерное равенство напряжений на базе и эмиттере транзистора, последний закрыт. Во время действия входного импульса изменения состоя- ния многостабильного триггера (за исключением насыщенного транзистора 2,1) не происходит.

По окончании импульса на шине 6tl ток базы транзистора 2,1 прекра- щается и начинается процесс рассасывания носителей в базе транзистора 2.1 о В рабочей области первого коллектора транзистора 2С1 этот процесс начинается за счет тока через резис- тор 10. В рабочей области второго коллектора этот процесс происходит медленнее, потому что ток через эмит- терный переход транзистора 5.1 в этот момент отсутствуете Когда процесс рассасывания носителей в области первого коллектора заканчивается, напряжение на первом коллекторе возрастает, что влечет смещение эмиттерного перехода транзистора 5.1 в прямом направлении и возникает ток базы этого транзистора, который определяется рассасыванием носителей в области второго коллектора транзистора .

Возникает ток коллектора транзистора 5.1, который открывает транзистор 3.1. Уровень напряжения на выходной шине 701 уменьшается, когда он становится ниже уровня напряжения на эмиттере транзистора 4„1, последний открывается и током своего коллектора еще больше открывает транзистор 3„1 Возникает лавинообразный процесс насыщения транзисторов 3.1 и 4.1 за счет положительной обратной связи по току между их базами и коллекторами Таким образом, включается первая ячейка 1.1 и на ее выходной шине устанавливается низкий уровень напряжения (0,1-0,3 В), т.е. напряжение коллектор - эмиттер насыщенного транзистора 3.1 По окончани процесса рассасывания носителей в области второго коллектора транзистора 2.1 уменьшается до нуля ток базы транзистора 5.1 и последний закрывается. Первая ячейка остается во включенном состоянии и удерживается за счет тока через резистор 10 и эмит- терный переход транзистора 4.1, при этом на эмиттерах транзисторов 4,1- 4.п устанавливается уровень напряжения в пределах 0,8-1,0 В (сумма напряжений эмиттер - база насыщенного транзистора 401 0,7 В и коллектор - эмиттер насыщенного транзистора 301 0,1-0,3 В). Таким образом, многостабильный триггер переключается из исходного в первое состояние.

Предположим, что многостабильный триггер находится в первом устойчивом состоянии и поступает положительный импульс на входную шину 6,п. Тразистор 2.п переключается в режим насыщения За счет тока первого коллектора транзистора 20п уровень напряжения на эмиттерах транзисторов 4.1- 4.п снижается до 0,1-0,3 В, что приводит к закрыванию транзистора 4а1 и лавинообразному выключению ячейки 1.1. На выходной шине 7.1 устанавливается высокий уровень напряжения. Во время действия импульса на шине б.п транзистор 2,п насыщается, а многостабильный триггер находится в исходном состоянии, при котором все ячейки выключены По окончании импульса на шине б.п начинается процес рассасывания неосновных носителей в базе транзистора 2.п., В области певого коллектора этот процесс протекает быстрее (аналогичная ситуация

515

описана выше), поэтому напряжение на эмиттерах транзисторов 4.1-4.П возрастает, затем открывается транзистор З.п, потому что за счет тока его базы происходит рассасывание носителей в области второго коллектора транзистора 2.п. Ток коллектора транзистора З.п открывает транзистор З.п уровень напряжения на шине 7,п умень шается, открывается транзистор 4,п и возникает лавинообразный процесс включения и насыщения транзисторов З.п и 4.п ячейки l.n. По окончании процесса рассасывания носителей в ба зе транзистора 2.п транзистор 5,п закрывается, а ячейка 1,п остается во включенном состоянии,,

Таким образом, многостабильный триггер переключается из первого ус- тойчивого состояния в n-е, при этом переключение происходит через промежуточное исходное состояние, длительность нахождения в котором определяется длительностью переключающег импульса, так как включенная ячейка выключается по фронту этого импульса а новая ячейка включается по его срезу.

Если поступает положительный им- пульс на шину 11 сброса, то переключается в режим насьпцения транзистор 9. За счет тока его коллектора потенциал на эмиттерах транзисторов 4.1-4.П уменьшается до уровня 0,1- 0,3 В, что приводит к выключению любой из включенных ячеек за счет уменьшения до нуля тока через эмит- терный переход транзистора 4 этой ячейки. В результате этого многоста- бильный триггер переключается в исходное состояние, в котором все ячейки выключены;, По око гчании импульса на шине 11 сброса транзистор 9 закрывается, а многостабильный триггер остается в исходном состоянии (потому что никакая ячейка не включается)

Таким образом, многостабильный триггер имеет п 1 устойчивых состояний, причем переключение из одного состояния в другое происходит через исходное состояние, что расширяет область применения предлагаемого устройства, потому что исключается одновременное (даже малой длительности

в процессе переключения) включение двух ячеек (т,е0 наличие тока в двух нагрузках одновременно), и расширяются функциональные возможности, по

Q

0 5

0 Q 5

0

5

3

тому что длительность промежуточного нахождения в исходном состоянии может регулироваться длительностью переключающих импульсов, В исходном (или промежуточном исходном) состоянии устройство практически не потребляет энергии, за исключением тока через достаточно высокоомный резистор 10 в промежуточном исходном состоянии (для пояснения необходимо отметить, что в исходном состоянии все транзисторы всех ячеек и транзистор 9 закрыты и ток через резистор 10 отсутствует, а в промежуточном исходном состоянии один из транзисторов 2.1-2„п или 9 открыт и ток через резистор 10 протекает, при этом по выходным сигналам на шинах 7.1-7.П оба эти состояния эквива- летны).

Упрощение технологии интегрального изготовления предлагаемого устройства достигается за счет того, что оно не содержит никаких других элементов кроме n-p-п- и р-п-р-транзис- торов (в интегральном варианте устройство возможно реализовать на основе вертикальных структур п-р-п-тран- зисторов и горизонтальных структур p-n-p-транзисторов с изоляцией обрат- носмещенными p-n-переходами, при этом реализация двухколлекторных п-р-п- транзисторов возможна путем соединения баз и эмиттеров двух п-р-п-тран- зисторов в изолированных карманах),

Формула изобретения

Многостабильный триггер, содержащий п однотипных ячеек, каждая из которых выполнена на первом транзисторе первого типа проводимости и втором транзисторе второго типа проводимости, эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, его база и коллектор соединены соответственно с коллектором и базой второго транзистора, которая подключена к выходной пине и через резистор нагрузки соединена с шиной питания, общий для всех ячеек коммутирующий транзистор, эмит тер которого соединен с общей шиной, база подключена к шине сброса, коллектор соединен с эмиттерами вторых транзисторов всех ячеек и через общий резистор - с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации в интегральном исполнении и расширения области применения, в каждую ячейку введен третий транзистор первого типа проводимости и четвертый транзистор вто- , рого типа проводимости, эмиттер и кол- лектор которого соединены соответственно с эмиттером и коллектором

второго транзистора, база соединена с вторым коллектором третьего транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, база - к входной шине ячейки, а первый коллектор соединен с коллектором коммутирующего транзистора.

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в различных устройствах с несколькими устойчивыми состояниями. Цель изобретения - упрощение реализации в интегральном исполнении и расширение области применения. Многостабильный триггер содержит N однотипных ячеек, каждая из которых выполнена на первом, третьем транзисторах первого типа проводимости и втором, четвертом транзисторах второго типа проводимости и резисторе нагрузки, а также содержит общий для всех ячеек коммутирующий транзистор и резистор. Использование в многостабильном триггере транзисторов двух типов проводимости позволяет упростить его реализацию в интегральном исполнении и обеспечить разделение по времени включения и выключения ячеек. 1 ил.

Составитель А.Янов Редактор М. Петрова Техред А.Кравчук

Заказ 464

Тираж 660

РЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

12

jp

i. 7./Z

I I

Ля

Корректор С. Шекмар

Подписное