КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИКр-'--г Советский патент 1971 года по МПК H03K23/54 

предлагаемый кольцевой счетчик может найти применение в устройствах вычислительной техники, а также в электронных коммутаторах средств автоматики в качестве распределителя коммутирующих импульсов.

В известных кольцевых счетчиках для повышения быстродействия используют автономный источник обратного смещения для транзисторов, не связанных со счетным входом, выводят из насыщения транзисторы включенной ячейки, а также ограничивают глубину отсечки занертых транзисторов, содернсащих междукаскадные конденсаторы. С этой целью подключают эмиттерную шину транзисторов, не связанных со счетным входом, к автономному источнику обратного смещения и в каждую ячейку кольцевого счетчика вводят по два полупроводниковых диода.

Кольцевые счетчики, содержащие триггеры на транзисторах с дополнительной симметрией, полупроводниковые диоды в цепях, предотвращающих насыщение, и междукаскадные конденсаторы, в которых счетный вход связан с эмиттерным сопротивлением одной из групп транзисторов, известны. Однако быстродействие таких счетчиков ограничено из-за большой длительности процесса осуществления сдвига включенного состояния. Это обуславливается тем, что в известных счетчиках междукаскадные конденсаторы включены в цепи транзисторов одного типа, а эмиттерное сопротивление- в эмиттерную шину транзисторов другого типа. Кроме того, между взаимодополняющими транзисторами, образующими ячейки, отсутствует емкостная связь, а полупроводниковый диод, исключающий насыщение этих транзисторов, включен между их коллекторами. По этой причине процесс осуществления сдвига включенного состояния в известных счетчиках протекает путем последовательного выключения транзисторов ранее включенной ячейки и аналогичного включения транзисторов последующей ячейки. Последовательная смена состояний транзисторов переключаемых ячеек увеличивает длительность процесса осуществления сдвига и ограничивает быстродействие известных кольцевых счетчиков. Цель настоящего изобретения заключается

в повышении быстродействия кольцевого счетчика путем уменьшения длительности процесса осуп ествления сдвига включенного состояния.

Это достигается в результате того, что база

каждого из транзисторов, непосредственно связанных со счетным входом, подсоединена к эмиттерному резистору через полупроводниковый диод и через резистор - к средней точке резисторов, последовательно включенных тора, при этом коллектор каждого из транзисторов, не связанных со счетным входом, подключен к базе этого же транзистора через последовательно соединенные полупроводниковый диод и резистор, зашунтированный конденсатором, а точка их соединения связана с коллектором и средней точкой резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополняющего транзистора, соответственно через конденсатор и резистор. Благодаря этому обеспечивается предельное сокращение длительности процесса осуществления сдвига в предлагаемом счетчике, а вследствие этого и значительно более высокое быстродействие. О степени повышения быстродействия предлагаемого счетчика относительио известного судят сравнивая длительности процесса осуществления сдвига включенного состояния. В предлагаемом счетчике благодаря тому, что все транзисторы переключаемых ячеек соединены конденсаторами, смена их состояний происходит одновременно, а так как причиной смены является лавинный нроцесс, то длительность процесса осуществления сдвига в этом случае соответствует длительности лавинного процесса. В известном счетчике отсутствие емкостной связи между взаимодополняющими транзисторами и определенное размещение междукаскадных конденсаторов предопределяет последовательный характер смены состояний транзисторов переключаемых ячеек. Из этой последовательности исключается лишь транзистор, содержащий в цепи базы междукаскадный конденсатор, так как транзисторы, соединенные междукаскадным конденсатором, меняют свои состояния Б один и тот же отрезок времени. Поэтому длительность процесса осуществления сдвига в известном счетчике определяется суммой трех отрезков времени, каждый из которых равен времени, затраченному на смену состояний соответствующим транзистором. Исходя из предположения, что упомянутые отрезки времени равны между собой и длительность каждого из них соответствует длительности лавинного процесса, имеюп его место в предлагаемом счетчике, можно считать, 50 что длительность процесса осуществления сдвига в известном счетчике в три раза больше длительности аналогичного процесса в предлагаемом. Если же учесть, что в известном счетчике отрезок времени, в течение ко- 55 торого происходит смена состояний транзистора, запираемого непосредственно импульсом запуска, во много раз короче каждого из аналогичных отрезков времени транзисторов, меняющих свои состояния под воздействием незначительных по амплитуде перепадов напряжения, передающихся через резистивные связи, становится очевидным, что длительность процесса осуществления сдвига в из60док больше длительности аналогичного процесса в предлагаемом. На чертеже изображена схема предлагаемого счетчика. Транзисторы 1 и 2 каждой ячейки счетчика с относящимися к ним элементами образуют триггеры. Делители, составленные из резисторов 3, служат для ускоренного восстановления установившихся значений токов в базах этих транзисторов. Конденсатор 4 предназначен для междукаскадной связи. Полупроводниковый диод 5 образует цепь для ускоренного разряда междукаскадного конденсатора. Резистор 6 необходим для согласования входного сопротивления данной ячейки с выходным сопротивлением предыдущей. Полупроводниковый диод 7, резистор 8 и конденсатор 9 являются элементами цепи обратной связи между коллектором н базой транзисто ра 2, предотвращающей насыщение транзис тора. Резистор W дополняет цепь управлеПИЯ, а конденсатор 11 является ускоряющим конденсатором полупроводникового диода 7. Резисторы 8 и 10 образуют цепь базы, а конденсаторы 9 w. 11 выполняют функции ускоряющего конденсатора транзистора 2. Счетный вход 12 служит для нриема импульсов запуска. Резистор 13 является эмнттерным сопротивлением транзисторов /. Резистор 14, полупроводниковые диоды 15 и стабилитроны 16 образуют делитель, предназначенный для получения необходимых напряжений питання. В исходном состоянии одна из ячеек счетчика включена, остальные выключены. Транзисторы / и 2, а также полупроводниковый диод 7 во включенной ячейке открыты, при этом ток транзистора / не превышает половины значения, а транзистора 2 - близок к полному значению тока насыщения. Транзисторы У и 2, а также полупроводниковые диоды 7 в выключенных ячейках закрыты, а полупроводниковые диоды 5 открыты. Импульс запуска отрицательной полярносги, появляющийся на счетном входе 12, поступает на резистор 13. При нарастании импульса запуска действующее на резисторе 13 нанряжение снижается, нри этом происходит нарастание тока транзистора 1 во включенной ячейке и спад напряжения на его коллекторе. Спад напряжения на коллекторе транзистора 1 передается через конденсаторы 4 и 11 ъ виде импульсов отрицательной полярности на катоды полупроводниковых диодов 5 и 7. При этом через диод 5 и промежуток коллектор-эмиттер открытого транзистора 1 происходит ускоренный разряд конденсатора 4, а через диод 7 и промежуток коллекторэмиттер открытых транзисторов / и 2 - разряд конденсатора 11. При спаде импульса запуска происходит спад избыточного тока транзистора / во включенной ячейке, сопровождающийся скачком напряжения на его коллекторе. Скачок напряжения на коллектоторы 4 и 11 ъ виде импульсов положительной полярности на катоды полупроводниковых Диодов 5 и 7, которые при этом закрываются. В результате импульс с катода полупроводникового диода 7 через конденсатор 9 передается на базу транзистора 2 той же ячейки и вызывает спад тока последнего, а импульс с катода полупроводникового диода 5 попадает на базу транзистора 1 последующей ячейки и открывает его. Ток открывающегося в последующей ячейке транзистора / через резистор 13 увеличивает действующее на нем напряжение и этим ускоряет спад тока и нарастание напряжения на коллекторе транзистора / включенной ячейки. Это, в свою очередь, ускоряет нарастание тока открывшегося транзистора. В результате взаимного ускорения спад тока транзистора / включенной ячейки и нарастание тока транзистора / последующей ячейки протекает лавинообразно.

Лавинообразное изменение токов указанных транзисторов сопровождается аналогичным перепадом напряжений на их коллекторах. При этом спад напряжения, имеющий место на коллекторе открывающегося транзистора /, через конденсаторы 4 и 11 передается в виде импульсов отрицательной полярности на катоды полупроводниковых диодов 5 и 7. Через диод 5 и промежуток коллекторэмиттер открывающегося транзистора / происходит свободный разряд включенного между ними конденсатора 4. В тот же момент импульс, поступивший на катод полупроводникового диода 7, будучи не в состоянии открыть последний, через конденсатор 9 поступает на базу дополняющего транзистора 2 и открывает его. При нарастании токов открывшихся транзисторов 7 и 2 и изменении потенциалов на их коллекторах напряжение между катодом и анодом связанного с ними полупроводникового диода 7 приходит в соответствие с направлением его включения, в результате чего полупроводниковый диод 7 открывается. Открывшийся диод 7, конденсатор 9 и резистор 8 образуют цепь обратной связи между коллектором и базой транзистора 2, в результате действия которой потенциал на коллекторе открывшегося транзистора 2 сохраняется на уровне, несколько превышающем уровень потенциала базы этого транзистора, что исключает насыщение указанного транзистора.

В момент окончания лавинного процесса транзисторы / и 2, а также полупроводниковый диод 7 в ранее включенной ячейке оказываются запертыми, а аналогичные транзисторы и полупроводниковый диод 6 последующей - открытыми. Ток транзистора 1 включившейся ячейки через резистор 13 создает на нем напряжение, удерживающее транзисторы / остальных ячеек в запертом состояний. В ячейках с запертыми транзисторами / в базы транзисторов 2 через резисторы 3, 10 и 8 задается напряжение обратного смещения от автономного источника. В результате включенное состояние, переместившись на один разряд, остается в этом положении до поступления очередного импульса запуска. При поступлении очередного импульса запуска упоминутый процесс повторяется.

Способность предлагаемого счетчика сохранять одно из своих состояний, а в случае вывода из этого состояния переходить в новое путем самоопрокидывания характеризует последний как триггер со множеством устойчивых состояний. Смена устойчивых состояний такого триггера протекает по стадиям, соответственно стадиям, имеющим место у симл{етричных триггеров. Так при подаче импульса запуска наступает стадия подготовки, при которой смены состояний транзисторов не происходит. После спада импульса запуска следует регенеративная стадия, когда происходит лавинообразная смена состояний транзисторов включенной и последующей ячеек. Затем наступает стадия восстановления. Так как импульс запуска не производит выключения включенной ячейки, то стадия подготовки может быть совмещена со стадией восстановления, и импульс запуска может подаваться в момент завершения регенеративной стадии.

Предмет изобретения

35

Кольцевой счетчик, содержащий триггеры на транзисторах с дополнительной симметрией, полупроводниковые диоды в цепях предотвращения насыщения и междукаскадные

конденсаторы, причем счетный вход счетчика связан с эмиттерным резистором одной из групп транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, база каждого из транзисторов, непосредственно

связанных со счетным входом, подсоедипена к эмнттерному резистору через полупроводниковый диод и через резистор - к средней точке резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополняющего транзистора, при этом коллектор каждого из транзисторов, не связанных со счетным входом, подключен к базе этого же транзистора через последовательно соединенные полупроводниковый диод и резистор, зашунтированный

конденсатором, а точка их соединения связана с коллектором и средней точкой резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополняющего транзистора, соответственно через конденсатор и резистор.