Д-триггер Советский патент 1992 года по МПК H03K3/37 

Изобретение относится к проектировани 6 устройств цифровой вычислительной техникой и дискретной автоматики на потенциальных логических элементах в интегральном исполнении. ,

Одной из серьезных проблем, возникающих при проектировании заказных и полузаказных БИС и СБИС, является устранение состязаний сигналов в цепях однофазной синхронизации, возникающих Под влиянием конструктивно-технологических и топологических факторов.

Одним из путей решения этой проблемы является создание функционально-надежных устройств, входящих в состав БИС и СБИС, например сдвиговых регистров счетчиков, работоспособность которых не

зависела бы от технологических особенностей Jcpиcтaллa.

Известны ряд схем сдвиго.вых регист45 (Л О О

ров и счетчиков функционально устойчивых к расфазировке сигнала синхронизации. Однако меры, принимаемые к повышению функциональной устойчивости этих схем, требуют, как правило, введения дополнительных межразрядных связей и построения этих устройств с применением ячеек

памяти различного типа.

Наиболее рациональным способом борьбы с состязаниями в цепях синхросигнала представляется использование при проектировании сдвиговых регистров и синхронных счетчиков специальных триггеровшлюзов.

Каждый из приведенных триггеровшлюзов представляет собой два последовательно соединенных син:хронных триггера Т1 и Т2 с общим сигналом синхронизации. Первый триггер срабатывает по положительному фронту синхросигнала, запирая вход D и фиксируя тем самым информацию в триггере Т1, т, е, в первой ступени всего составного триггера-шлюза. По отрицательному фронту синхросигнала срабатывает триггер второй ступени 12, передавая на выход содержимое первой ступени.

Схема триггера имеет следующий недостаток. Время выдержки триггера Т2 на положительном фронте синхросигнала должно быть меньше задержки распространения Непрозрачного триггера Т1,

Известны также схемы триггеров, представляющие собой связку на двух непрозрачных триггерах, которые никаких специальных требований к временным параметрам триггеров, из которых собраны триГгеры-шлюзы, не предьявляют. При проектировании устройств с однофазной системой синхронизации на этих триггерах допускается расфазировка сигналов в любых цепях зтих устройств.

Недостатками всех триггеров являются, во-первых, относительно большие аппаратные затраты, и, во-вторых, повышенная нагрузка по входу синхронизации.

Наиболее близким пО технической сущности к предлагаемому является несимметричный триггер Вебба 6. Этот триггер, с одной стороны, является непрозрачным по входу и непроницаем для помех, с другой стороны, он имеет минимальную реализацию в базисе элементов И-НЕ (6 элементов).

Однако применение этого триггера в схемах сдвиговых регистров и синхронных счетчиках не гарантирует их функциональной надежности в случае возникновения расфазировки синхросигнала.

Расфазировки синхросигнала можно избежать, СПpoeкtиpoвaв цепи синхронизации вручную, что является весьма трудоемкой задачей и в конечном счете приводит к увеличению сроков проектирования БИС и СБИС.

Цель изобретения - расширение области применения несимметричного триггера Вебба за счет обеспечения возможности его использования при построении функционально надежных сдвиговых регистров, синхронных счетчиков и других устройств, работоспособность которых не зависит от конструктивно-технологических и топологических факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в О-триггер, содержащий первый, второй.

третий, четвертый-, пятый и шестой элементы И-НЕ, причем выход первого элемента соединен с первым входом второго элемента, выход которого соединен с первыми входами первогЪ, третьего и.четвертого элементов, выход третьего элемента соединен с первым входом пятого элемента, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента, выход четвертого.элемента соединен со вторым входом пятого элемента и первым входом шестого элемента, выход которого соединен со вторыми входами первого и четвертого элементов; вход установки триггера в ноль соединен со вторыми входами второго и шестого элементов, информационный вход триггера соединен с третьим входом шестого элемента, дополнительно введены седьмой и восьмой элементы И-НЕ, причем выход третьего элемента соединен с третьими входами второго и четвертого элементов и первым входом седьмого элемента, выход которого соединен с первым входом восьмого элемента и является инверсным выходом триггера, выход пятого элемента соединен с четвертыми входами второго и четвертого элементов и со вторым входом восьмого элемента, выход которого соединен со вторым входом восьмого элемента и является прямым выходом триггера, вход синхронизации триггера соединен с третьими входами третьего и пятого элементов, вход установки в ноль соединен с четвертым входом пятого и с третьим входом седьмого элемента.

Введение в триггер-прототип дополнительного RS-триггера входы которого соединены с выходами основного триггера, введение связей, соединяющих выходы основного триггера с входами вспомогательных триггеров и наконец, введение входа синхросигнала объединением входов основного триггера позволило организова.ть триггер-шлюз, в котором по отрицательному фронту синхросигнала осуществляется запись данных во вспомогательные триггеры, а по положительному фронту осуществляется установка основного и дополнительного триггеров, благодаря чему данный О-триггер можно использовать при построении сдвиговых регистров и синхронных счетчиков, работоспособность которых не будет зависеть от разбежки синхросигналов на входах триггеров, входящих в эти устройства.

На фиг. 1 представлена RS-триггера, где обозначены С - вход синхронизации, D - информационный вход, R - вход установки триггера в ноль, Q - прямой выход триггера/О - инверсный выход триггера, а также первый-восьмой элементы ИНЕ 1-8, на фиг, 2 - 6 - временные диаграммы работы триггера, где буквами обозначе ны соответетвующие входы триггера, цифрами выходы логических элементов; выходы триггера обозначены буквой и цифрой в скобках.

D-трйггер состоит из основного триггера, образованного вентилями 3 и 5, дополнительного триггера (вентили 7 и 8J, первого вспомогательного триггера (вентили 4 и 6) и второго вспомогательного триггера (вентили 1 и 2). ,;

Триггер работает в следующих основных режимах: установка триггера в О, запись в триггер 1, запись в триггер О, представленных на временной диаграмме (фиг, 2).

Для всех временных диаграмм время задержки всех элементов условно принято одинаковым, Нричем вре1йя задержки, переключбНия выхода элемента из 1 л О принято равным времени задержки переключения вмхода элемента из О в 1.

Пусть в исходном ;остоянии триггер хранит Г (фиг. 2).

Для установки триггера в О на вход R следует подать уровень О, На выходах вентиля 5 (основной триггер) и вентиля 7 (дополнительный триггер) при этом появится уровень 1, а на вь1ходах вентилей 3 и 8 уровень О.

- Запись 1 в триггер осуществляется только после предустановки обоих вспомогательных триггеров ори D 1, С 1. Bwxoды вентилей 2,4,1 имеют при этом уровень 1, а выход вентиля6 -уровень О. Отрицательный фронт на входе,С, во-первых, приводит к потере информации основным триггером (выходы вентилей 3 и 5 принимают уровень логической 1), а во-вторых, устанавливает вспомогательные триггеры (выход вентиля 2 принимает уровень О), после чего данные на входе D могут быть изменены, так как происходит запирание входа D. Дополнительный триггер при С - О не меняет своего состояния до появления положительного фронта смнхросигнала. После формирования положительного фронта синхросигнала на входе G вначале ус Панавливается основной триггер (выход вентиля 5 принимает уровень логического О), а затем устанавливается дополнительный триггер 0(8). 5(7) 0.

Запись нуля осуществляется после предустановки обоих вспомогательных триггеров (С 1, D 0). При этом выходь вентилей 2,4, б имеютуровень 1, а выход вентиля 1 - уровень О. Отрицательный фронт на входе С приводит к потере информации основным триггером и устанавливает

вспомогательные триггеры (выход вентиля 4 принимает уровень логического О). Дополнительный триггер хранит информацию до появления положитель ого фронта нэ входе С. После формирования этого фронта устанавливается основной триггер (выход вентиля 3 имеет уровень логического О), а затем устанавливается дополнительный триггер - 0(8) - 0. 0(7) 1.

Работа D-триггера представлена в таблице состояний.

Вход установки в О триггера Р имеет большой приоритет, чем вход синхрониздции С. На временных диаграммах (фиг. 3 5) показаны различные варианты расположения сигнала на входе Р по отношению к сигналу на входе С. В исходном состоянии триггер хранит 1. На этих временных ди аграммах показана установка в О триггера по входу Р при попытке записи в триггер 1 по входу С.

На временной диаграмме (фиг. &) также показана установка в триггера гго входу Р при попытке записи в триггер 1 по входу С. В исходном состоянии триггер хранит 1.

Предлагаемый триггер может быть использован в известных схемах сдвиговых регистров и различных синхронных счетчиков 7-10. При этом регистры и счетчики не подвержень риску неправильного функционирования из-за расфазировки синхросигнала на входах триггеров:

Предлагаемый триггер может быть реализован на вентильных матрицах, основу которых составляет многовходовой (до восьми входов) вентиль И-НЕ. Примеры таких вентилей приведены в 11,12.

Отечественными аналогами этих вентилей матриц являются базовые матричные кристаллы 1548ХМ1, 1548ХМЗ.

Формула изобретения

D-триггер, содержащий первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И-НЕ, причем выход первого элемента соединен с первым входом jToporo элемента, выход которого соединен с первыми входами первого, третьего и четвертого элементов, выход третьего элемента соединен с первым входом пятого элемента, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента, выход четвертого элемента соединен с вторым входом пятого элемента и первым входом шестого элемента, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов, вход установки триггера в О соединен с вторыми входами второгои шестого элементов, информационный вход триггера соединен с третьим входом шестого элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения

области применения, в него дополнительно введены седьмой и восьмой элементы И-НЕ, причем выход третьего элемента соединен с третьими входами второго и четвертого элементов и первым входом едьмого элемента, выход которого соединен с первым входом восьмого элемента и является инверсным выходом триггера, выход пятого элемента соединен с четвертыми входами

второго и четвертого элементов и с вторым входом восьмого элемента, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента и является прямым выходом триггера, вход синхронизации триггера соединен с третьими входами третьего и пятогоэлементов, вход установки триггера в О соединен с четвертым входом пятого и стретьим входом седьмого элементов.

Изобретение относится к проектированию устройств цифровой вычислительной техники и дискретной а.втоматики на потенциальных логических элементах в интегральном исполнении. D-триггер состоит из основного триггера, образованного вентилями' 3- и 5, дополнительного триггера (вентили 7 и 8), первого вспомогательного триггера (вентили 4 и 6) и второго вспомогательного триггера .(вентили 1 и 2). Прием информации осуществляется по отрицательному фронту синхроимпульса, состояние выходов триггера при этом не меняется; изменение состояния выходов осуществляется по положительному фронту. Эта особенность достигается введением ъ известный несимметричный триггер Вебба дополнительного RS-триггера и соответствующих связей. Триггер может быть использован при построении функционально надежных сдвиговых регистр6в,~синхронНых счетчиков и других устройств с динамическим входом синхронизации, применяемых при проектировании заказных и полузаказных БИС. бил.•'' Nw'Ё

П ри Меча н йе:ХЛ. - f уровень О прилог ; отрицательный фронт; положительный фронт;7 а)-основной триггер теряет информацию; , устанавливаются вспомогательные триггеры; дополнительный триггер хранит старую информацию б)-устанавливаются основной и дополнительный триггеры в) - хранение информации основным и дополнительным Триггерами; предустановка вспомогательных триггеров в зависимости от Логического уровня, подаваемого на вход D.

ие. 3

Фиг. 4

PifS 5

иг.б