ТРОИЧНЫЙ ТРИГГЕР Советский патент 1997 года по МПК H03K3/29 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Цель изобретения повышение помехоустойчивости.

Известно техническое решение (см. авторское свидетельство СССР N 823393 от 09.07.79, H 03 K 5/22), в котором обнаружены следующие отличительные признаки: эмиттер второго p-n-p-транзистора подключен к точке соединения второго и третьего резисторов, база к базе первого p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с общей шиной эмиттер второго p-n-p-транзистора подключен к шине питания, комплектор ко второй выходной шине.

Свойства заявляемого и известного технических решений, обусловленные наличием этих признаков, совпадают: обеспечивается формирование двух отличающихся уровнем напряжения порогов срабатывания по внутреннему входу, что способствует совместно с другими признаками построению троичного триггера с повышенной помехоустойчивостью.

Не обнаружены известные технические решения, содержащие остальные отличительные от прототипа, существенные признаки. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена схема троичного триггера.

Троичный триггер содержит первый и второй 2 p-n-p-транзисторы, первый и второй 4 p-n-p-транзисторы, первый 5 и второй 6 диоды, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11, шестой 12, седьмой 13 и восьмой 14 резисторы, конденсатор 15, первую и вторую 17 входные шины, первую 18 и вторую 19 выходные шины, шину 20 питания.

Эмиттер транзистора 1 соединен с общей шиной, а база с коллектором транзистора 3, база которого соединена с базой транзистора 2, коллектор которого соединен с базой транзистора 4, эмиттер которого соединен с шиной 20 питания, которая соединена через резистор 8 с эмиттером транзистора 2.

Эмиттер транзистора 2 соединен через резистор 9 с эмиттером транзистора 3. Эмиттер транзистора 3 через резистор 11 соединен с общей шиной.

Коллектор транзистора 1 соединен с выходной шиной 18 и через резистор 7
с шиной 20 питания. Коллектор транзистора 4 соединен с выходной шиной 19 и через резистор 12 с общей шиной. Катод диода 5 соединен с входной шиной 16, а анод с выходной шиной 18. Анод диода 6 соединен с входной шиной 17, а катод с выходной шиной 19. Между выходными шинами 18 и 19 включены последовательно соединенные резисторы 14 и 13, точка соединения которых через конденсатор 15 соединена с общей шиной и через резистор 10 с базой транзистора 2.

Троичный триггер работает следующим образом.

Он имеет три устойчивых состояния: конденсатор 15 разряжен, транзисторы 1, 3 открыты, транзисторы 2, 4 закрыты, на выходных шинах 18, 19 состояние "00".

конденсатор 15 заряжен до напряжения, равного примерно половине напряжения питания, транзисторы 1, 2, 3, 4 закрыты, на входных шинах 18, 19 состояние "10".

конденсатор 15 заряжен полностью, транзисторы 1, 3 закрыты, транзисторы 2, 4 открыты, на выходных шинах 18, 19 состояние "11".

При состоянии логической "1" на выходных шинах 18, 19 присутствует напряжение, практически равное напряжению питания, а при состоянии логического "0" практически равное нулю.

Пороги открывания транзисторов 2 и 3 определяются соотношением сопротивлений делителя напряжения, образованного резисторами 8, 9, 11. При этом порог открывания транзистора равен примерно 2/3 E + U_бэ, а порог открывания транзистора 3 равен примерно 1/3E + U_бэ где E -напряжение питания на шине 20, U_бэ падение напряжения на переходе база-эмиттер.

При подаче питания на шину 20 на входной шине 16 присутствует уровень напряжения питания (логическая "1"), на входной шине 17 напряжение равно "0" ("логический "0"), диоды 5 и 6 смещены в обратном направлении и не влияют на уровень напряжения на выходных шинах 18, 19, конденсатор 15 разряжен. Поэтому транзистор 3 открывается током заряда конденсатора 15, протекающем через резистор 10. Ток коллектора транзистора 3 вызывает открывание транзистора 1. Транзисторы 2 и 4 закрыты. Троичный триггер устанавливается с состоянии "00". Ток коллектора транзистора 1 определяется сопротивлением резистора 7. Ток базы транзистора 3 определяется сопротивлением резисторов 10, 12, 13, 14. Транзистор 1 насыщен, транзистор 3 работает в линейном режиме. Уровни напряжения на конденсаторе 15 и на эмиттере транзистора 3 зависят от коэффициента усиления транзистора 3 по току: чем больше коэффициент усиления, тем меньше указанные уровни напряжения.

Для перевода троичного триггера в состояние "10" необходимо на выходную шину 16 подать уровень логического "0", а на входную шину 17 уровень логической "1". При этом на входной шине 18 будет поддерживаться низкий уровень напряжения независимо от состояния транзистора 1, а на выходной шине 19 установится уровень логической "1". Конденсатор 15 начнет заряжаться через диод 6 и резистор 13, напряжение на конденсаторе 15 начнет нарастать, стремясь к величине 0,5 E, определяемой соотношением сопротивлений резисторов 13 и 15. Если за время действия установочных импульсов на входных шинах 16 и 17 напряжение на конденсаторе 15 не достигнет порога открывания транзистора 3, то после окончания установочных импульсов троичный триггер восстановит состояние "00". Если же за время действия установочных импульсов троичный триггер установится в состояние "10". При этом напряжение на конденсаторе 15 поддерживается на уровне половины напряжения питания.

Для перевода троичного триггера в состояние "11" необходимо на входную шину 17 подать уровень логической "1", сохранив уровень логической "1" на входной шине 16. При этом на выходных шинах 18, 19 установится состояние "11", конденсатор 15 начинает заряжаться через диод 6 и резистор 13. Напряжение на конденсаторе 15 начнет нарастать, стремясь к напряжению питания. Если же время действия установочных импульсов напряжения на конденсаторе 15 не достигнет порога открывания транзистора 2, то после окончания установочных импульсов троичный триггер восстановит состояние "10". Если же за время действия установочных импульсов напряжение на конденсаторе 15 достигнет порога открывания транзистора 2, то транзистор 2 откроется, вызовет открывание транзистора 4, и после окончания установочных импульсов троичный триггер остается в состоянии "11".

Дальнейший перевод троичного триггера в состоянии "10" и "00" происходит аналогичным образом. При этом происходит разряд конденсатора 15 через диод 5 и резистор 14.

Таким образом, описание работы подтверждает нормальное переключение троичного триггера при управлении по входным шинам 16, 17 и сохранение состояния при отсутствии установочных импульсов. При поступлении на входные шины 16, 17 помех в виде установочных импульсов малой длительности наблюдается кратковременно изменение сигналов на входных шинах 18, 19 и восстановление состояния после окончания помех, что подтверждает повышение помехоустойчивости заявляемого объекта.

Повышение помехоустойчивости троичного триггера достигнуто за счет организации в схеме внутреннего входа с двумя порогами срабатывания, отличающимися уровнем напряжения, и внутреннего выхода, уровень напряжения на котором соответствует состоянию троичного триггера, и введения цепи обратной связи с запоминающим конденсатором.

Необходимо отметить также, что в заявленном объекте количество входных шин равно числу выходных шин, что определяет взаимную согласованность входной и выходной информации и существенно упрощает обмен информацией между троичными триггерами в составе разрабатываемой аппаратуры.

В институте изготовлен лабораторный макет троичного триггера, испытания которого показали осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта. При напряжении питания 5 B минимальная длительность установочных импульсов для переключения троичного триггера в состоянии "10" из любого другого состояния составила 12 мкс, а минимальная длительность установочных импульсов для переключения из состояния "10" в любое другое состояние 29 мкс. Указанные величины могут быть сделаны равными путем уменьшения резистора 9.

Минимальная длительность установочных импульсов в схеме прототипа не превышает 1 мкс. Следовательно, помехоустойчивость заявляемого троичного триггера повышена не менее, чем на порядок, и может быть увеличена путем увеличения емкости конденсатора 15.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и позволяет повысить помехоустойчивость. Сущность изобретения: троичный триггер содержит первый (1) и второй (2) p-n-p-транзисторы, первый (3) и второй (4) p-n-p-транзисторы, первый (5) и второй (6) диоды, первый (7), второй (8), третий (9), четвертый (10), пятый (11), шестой (12), седьмой (13) и восьмой (14) резисторы, 1 конденсатор (15), первую и вторую (17) входные шины, первую (18) и вторую (19) выходные шины, шину (20) питания.

Троичный триггер, содержащий первую входную шину, подключенную к первому диоду, первый n-p-n-транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, коллектор с первой выходной шиной и через первый резистор с шиной питания, база с коллектором первого p-n-p-транзистора, эмиттер которого через последовательно соединенные третий и второй резисторы подключены к шине питания, база к первому выводу четвертого резистора, второй n-p-n-транзистор, коллектор которого соединен с базой второго p-n-p-транзистора, коллектор которого подключен к катоду второго диода, анод которого соединен с второй входной шиной, и вторую выходную шину, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены четыре резистора и конденсатор, включенный между вторым выводом четвертого резистора и общей шиной, эмиттер второго n-p-n-транзистора подключен к точке соединения второго и третьего резисторов, база к базе первого p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с общей шиной, эмиттер второго p-n-p-транзистора подключен к шине питания, коллектор к второй выходной шине, через шестой резистор к общей шине и через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы к первой выходной шине и аноду первого диода, катод которого подключен к первой входной шине, а точки соединения четвертого резистора и конденсатора и седьмого и восьмого резисторов объединены.