Триггер Советский патент 1992 года по МПК H03K3/286 

2 6

о

Использование: изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в различных схемах, требующих деление частоты импульсов. Сущность изобретения: триггер содержит восемь элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) (1-8) первую входную шину (9) и вторую входную шину (10). 2 ил.

ю

X

X

8 ФVI

х|

hO

со оо ч

Фи&.;

Изобретение относится к области импульсной техники, может быть использовано в различных схемах, требующих деления частоты импульсов, и является усовершенствован и- ем известного триггера поа,с. СССР №785961, кл. Н 03 К 3/286, опубл. 07.12.80.

В основном изобретении по авт. св. СССР Nh 785961, кл. Н 03 К 3/286 описан триггер, содержащий восемь логических элементов И- НЕ (ИЛИ-НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а выход соединен со вторыми входами третьего и восьмого элементов, выход второго элемента соединен со вторым входом шестого элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента, выход пятого элемента соединен со вторыми входами четвертого и седьмого элементов, второй вход пятого элемента подключен ко второму входу устройства, выходы четвертого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства.

Данный триггер является наиболее быстродействующим из триггеров, способных работать в счетном режиме. Также следует отметить, что у этого триггера очень удобные выходные сигналы: не только на выходных элементах (четвертом и восьмом), но и на выходах других элементов мы имеем набор сигналов которые начинаются как по переднему, так и по заднему фронту управлякщих импульсов, что существенно расширяет область применения триггера.

Однако у данного триггера есть существенный недостаток, который снижает надежность его работы. Этим недостатком является наличие так называемого запрещенного состояния, которое может возникнуть во время работы при прохождении каких-либо помех, например, по цепям питания. Рассмотрим это подробнее. Пусть триггер работает в счетном режиме. При этом его входы соединяются между собой. При единичном сигнале на объединенном входе на выходах первого и пятого элементов могут присутствовать нулевые сигналы, вследствие того, что в результате воздействия помехи на выходах четвертого и восьмого элементов появились, хотя бы кратковременно, единичные сигналы. Тогда нулевой сигнал на выходе первого элемента сформирует единичные сигналы на выходах второго, третьего и восьмого элементов, а нулевой сигнал на выходе пятого элемента сформирует единичныесиг- налы на выходах шестого, седьмого и четвертого элементов. При этом схема триггера будет находиться в устойчивом запрещенном состоянии, при котором на обоих выходах триггера (выходы четвертого и восьмого элементов) будут единичные сигналы, что не позволяет оценить состояние триггера.

При работе на низкой частоте входных сигналов при приходе нулевого сигнала на вход устройства триггер выйдет из запрещенного состояния и продолжит нормальное функционирование, внеся одиночный сбой в работу системы.

0 Данный триггер яыляется весьма быстродействующим, и поэтому его использование возможно в целях с высокочастотными сигналами при малой длительности входных импульсов. Когда задержки в срабатывании отдельных

5 логических элементов близки по величине друг к другу триггер не может выйти из запрещенного состояния.

Рассмотрим такую ситуацию. При приходе нулевого сигнала на вход триггера, находяще0 гося в запрещенном состоянии, на выходах первого и пятого элементов формируются единичные сигналы. При этом на всех входах элементов 2, 3, 4, б, 7, 8 появляются единичные сигналы, что приведет к формированию

5 на их выходах нулевых сигналов. Нулевые сигналы на выходах второго и шестого элементов приведут к формированию единичных сигналов на выходах элементов 2, 3, 6, 7. Единичные сшналы на входах элементов 2.3,

0 6 и 7 вновь приведут к появлению на их выходах нулевых сигналов, т.е. возникает колебательный процесс, который может продлиться несколько раз за счет близкой величины задержек в работе элементов, и если за время

5 колебательного процесса прекратится действие управляющего импульса на входе триггера, то триггер нарушает свою работу и не обеспечивает деления частоты входных сигналов.

0 Следует отметить, что данная особенность является специфической только для данного триггера.

Целью дополнительного изобретения является повышение надежности работы триггера

5 путем полного исключения запрещенных состояний.

Поставленная цель достигается тем, что в триггер по а. с. СССР № 785961, содержащий восемь логических элементов И-НЕ (ИЛИ0 НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а

5 выход соединен со вторым входом третьего и восьмого элементов, выход второго элемента соединен со вторым входом шестого элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента, выход пятого элемента соединен со вторыми

очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент начала импульса на входной шине 10 остаются неизменными.

В момент окончания импульса на входной шине 10 нз выходе элемента И-НЕ 5 появляется единичный сигнал. При этом на всех входах элементов И-НЕ 4 и 7 оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 0, а нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 4 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. Остальные сигналы нз выходах логических элементов в момент окончания импульса на входной шине 10 остаются неизменными.

Следует отметить, что произошло переключение триггера.

Kate уже отмечалось, триггер в данном состоянии не реагирует на изменение сигналов на входной шине 10, и, как видно из диаграммы, с приходом повторного положительного импульса на входной шине 10 выходные сигналы ни одного из логических элементов триггера не изменяются.

8 момент начала импульса на входной шине 9 {при единичном сигнале на входной шине 10) на выходе элемента И-НЕ 1 появляется нулевой сигнал, который формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 2, При этом на обоих входах элемента И-НЕ 6 оказываются единичные сигналы, что приводит к образованию на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 7. Осталм-ше сигналы логических элементов в момент начала импульса на входной шине 9 остаются неизменными.

В момент окончания импульса на входной шине 9 (при единичном сигнале на входной шине 10) на выходе элемента И-НЁ 1 появляется единичный сигнал, При этом на всех входах элементов И-НЕ 3 и 8 оказываются единичные сигналы, что определяет появление на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 3 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 4, а нулевой сигнал нз выходе элемента И-НЕ 8 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. На всех входах элемента И-НЕ 5 оказываются единичные сигналы, что определяет появление на выходе этого элемента нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 6. При этом на обоих входах

элемента И-НЕ 2 оказываются единичные сигналы, чго приводит к появлению на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на

выходе элемента И-НЕ 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончания импульса на сходной шине 9 остаются неизменными.

Следует отметить, что произошло пере0 ключение триггера,

В момент окончания единичного сигнала на входной шине 10 на выходе элемента И-НЕ 5 появляется единичный сигнал. При этом на гзсех входах элементов И-НЕ 4 и 7

5 оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению нулевых сигналов на выходах этих элементов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 8, а

0 нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 4 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончания импульса на входной шине 10

5 остаются неизменными.

Следует отмстить, что произошло переключение триггера.

Таким образом, мы рассмотрели все возможные варианты, входных импульсов.

0 Переключение триггера происходит по заднему фронту входного импульса во всех случаях.

Если соединить входы 9 и 10 между собой (т.е. подать на входы 9-10 одинаковые

5 сигналы), то триггер будет работать в счетном режиме.

Триггер, построенный на элементах ИЛИ-ИЕ, будет работать аналогично.

На предприятии были проведены иссле0 дования триггеров, собранных по схемам основного и заявляемого дополнительного изобретений, Макеты собирались на микросхемах серии 533.

На персом этапе проверялась возмож5 ность попадания триггеров в запрещенное состояние. Для этого на входных шинах устанавливались неизменные сигналы логической единицы, а к выходам обоих триггеров подключались схемы определения

0 запрещенных состояний. Эти схемы состояли их трех элементов И-НЕ, включенных по схеме И-ИЛИ. Нз выходе фиксировалось наличие на двух выходах триггеров (выходы элементов А и 8) одновременно либо логиче5 ских нулей, либо логических единиц. В макетах присутствовал источник мощных помех по цепям питания. При этом выходы схем И-ИЛИ стробировались импульсами, поступающими в промежутке времени от- ключения источника помех. Таким образом,

входами четвертого и седьмого элементов, второй вход пятого элемента подключен ко второму входу устройства, выходы четвертого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства, введено дополнительное соединение выхода первого элемента с дополни- тельным входом пятого элемента. Сопоставительный анализ с основным изобретением показывает, что заявляемый триггер отличается наличием новой связи, что соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение свойств триггера по основному изобретению и заявляемого триггера показывает, что в заявляемом триггере проявляется новое свойство - полное отсутствие запрещенных состояний, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения существенные от- личия.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема триггера.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы триггера, при этом номера диаграмм соответствуют номерам элементов, с выходов которых они снимаются или -для входных сигналов - номерам входных шин.

В качестве примера рассмотрена схема построения на элементах И-НЕ, однако она может быть также построена на элементах ИЛИ-НЕ.

Все элементы триггера являются стандартными,

Триггер содержит элемент И-НЕ 1, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 2, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 3. выход которого соединен с первым входом эле- мента И-НЕ 4, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 6, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 1, второй вход которого соединен с первой входной шиной 9. а выход соединен с дополнительным входом элемента И-НЕ 5, второй вход которого соединен со второй входной шиной 10,

Устройство работает следующим образом. Пусть перед подачей положительных импульсов на входы 9 и 10 на выходе эле- мента И-НЕ б присутствует единичный сигнал. Нулевой сигнал на первой входной шине 9 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. Нулевой сигна на второй входной шине 10 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. На всех входах элементов t/1-ME 2 и 7 оказываются единичные сигналы, что определяет появление на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 2 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ б и формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 3. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 определяет появление единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 8. На обоих входах элемента И-НЕ 4 оказываются единичные сигналы, что определяет появление на его выходе нулевого сигнала. Таким образом, определены все сигналы на выходах элементов триггера перед подачей входных сигналов.

Следует отметить что в данном состоянии триггера, когда на выходе элемента И- НЕ 4 присутствует нулевой сигнал, сигнал на входе 10 не влияет на работу триггера.

В момант начала импульса на входе 9 на выходе элемента И-НЕ 1 формируется нулевой сигнал, который определяет появление единичного сигнала на выходе элемента И- НЕ 2. При этом на обоих входах элемента И-НЕ б оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 7. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент начала импульса на шине 9 остаются неизменными. В момент окончания импульса на входной шине 9 на выходе элемента И-НЕ 1 появляется единичный сигнал. При этом на всех входах элементов И-НЕ 3 и 8 оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 3 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 4, а нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 8 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончания импульса на входной шине 9 остаются неизменными.

Следует отметить, что произошло переключение триггера, и благодаря нулевому сигналу на выходе элемента И-НЕ 8 состояние входа 9 не влияет на работу триггера,

В момент начала импульса на входной шине 10 на выходе элемента И-НЕ 5 формируется нулевой сигнал, который определяет появление единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 6. При этом на обоих входах элемента И-НЕ 2 оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению на его выходе кулевого сигнала, который, в свою

фиксировалось, не оказался ли какой-либо триггер в запрещенном состоянии (два логических нуля или две логические единицы на выходах) по окончании воздействия мощной помехи. Импульсы, соответствующие нахождению каждого из триггеров в запрещенном состоянии, подсчитывались на специальных счетчиках. После воздействия серии из четырехсот мощных помеховых сигналов триггер по основному изобрете- нию дважды оказался в запрещенном состоянии, в то время как е заявляемой схеме запрещенного состояний не было зафиксировано.

На втором этапе исследований каждый триггер, включенный в счетном режиме искусственно устанавливался в запрещенное состояние (путем установки на обоих выходах по внешнему сигналу - логической единицы). После снятия внешнего сигнала установки в запрещенное состояние на счетный вход триггера (объединенные входные шины 9 и 10) подавалась последовательность импульсов. С помощью двухлучевого осциллографа фиксировалась способность триггеров делить частоту на два.

Триггер по основному изобретению при частоте входных с гналос до 0,2 МГц выходил из запрещенного состояния и продолжал работать. При частоте свыа е 0,4 МГц этот триггер не успевал выйти из запрещенного состояния, полностью сбивался и прекращал работу в счетном режиме.

it

Фиг, 2

Заявляемый триггер практичес; i: VPHOEJ., но выходит из запрещенного состо; и ля (с задержкой на одном логическом элементе) и уверенно функционировал в счетном режиме до 1,2 МГц. Сбои в его работе были полностью исключены.

Таким образом, проведенные исследования полностью подтвердили повышение надежности работы триггера благодаря исключению запрещенных состояний. Формула изобретения Триггер, содержащий восемь логических элементов Й-НЕ (ИЛИ-НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а выход соединен с вторым входом Tpet ьего элемента, выход второго элемента соединен с вторым входом шестого элемента, выход которого подключен к второму входу второго элемента, второй вход седьмого элемента подключен к выходу пятого элемента, второй вход которого подключен к второму входу устройства, выходы четер-ого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства, выходы первого и пятого элементов соответственно соединены с вторыми входами восьмо.о и четвертого элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, выход первого элемента соединен с дополнительным входом пятого элемента.