Динамический триггер на моптранзисторах Советский патент 1979 года по МПК H03K3/286 

(54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР НА МОП ТРАНЗИСТОРАХ

Boro транзистора одной диагонали и через первый инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с истоком второго транзистора инверсного плеча, шина информационного входа соединена с затвором первого транзистора второй диагонали и через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первого и сток второго, транзисторов этой диагонали соединены с третьей шиной тактирующих импульсов, стоки и затворы первых транзисторов инверторов соединены с первой шиной импульсов, а истоки вторых транзисторов - со второй шиной тактирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена принщ1пиальная схема предлагаемого триггера;, на фиг. 2 - временная диаграмма четырех тактирующих серий импульсо

Триггер содержит шины 1-4 тактирующих импульсов, щину информационного входа 5, управляющие щины 6-9, инверторы 10, И, транзисторы 12, 13, 14 прямого плеча триггера, транзисторы 15-24 инверсного плеча триггера. В каждое плечо мостовой схемы включен один из транзисторов 17, 18, 19, 20, а в каждую ее диагональ включено по два транзистора 21,. 22 и 23, 24. инвертор построен на двух последовательно (исток со стоком) соединенных транзисторах. Инвертор 10 содержит транзисторы 25 и 26, а; инвертор 11 - транзисторы 27 и 28; 29, - выходные соответственно 1шверсноп и прямого плеч триггера. Транзисторы триггера соединены с управляющими, информационными и тактирующими шинами следующим образом:

с шиной 1 (источником первой тактирующей серии) соединены стоки и затворы транзисторов 12, 25s 27 и исток транзистора 14;

с шиной 2 (источником второй тактирующей серии, перекрывающей первую серию) соединены затвор транзистора 13 и истоки транзисторов 26 и 28; .

с шиной 3 (источником третьей тактирующей серии) соединенысток и затвор транзистора 15, исток транзистора 21 и сток транзистора 22;

с шиной 4 (источником четвертой тактирующей серии, перекрьшающей третью серию) соединен затвор транзистора 16;

с информационной шиной 5 со,единены затворы транзисторов 21 и 26;

с управляющими шинами 6, 7, .8, 9 соединены соответственно затворы тразписторов 17, 18, 19, 20.

Традиционные для потенциальных триггеров шины питания ( + Е и - F ) отсутствуют. Функции шин питания выполняют шины 1, 2, 3, 4 соответствующие первой, второй, третьей и четвертой сериям; тактирующих импульсов. Причем caждaя из этих шин может быть либо + Е, либо

Е

в зависимости от момента времени t

(см. фиг. 2).

Предлагаемая схема триггера реализует 12 переключательных функций из возможных 16 от. двух переменных, одна из которых находится в триггере, а другая поступает по информационной щше5.

Наборы управляющих сигналов, при которых триггер реализует 12 переключательных функций, приведены в таблице, где А- переменная, поступающая по информационной шине 5; переменная, хранящаяся в триггере .

Примечание: комбинации сигналов на управлщих пишах 0111, 1011, 1101/1110 являются запрщенными.

Среди этих 12 переключательных функций наряду с такими, например, как коньюнкция, инверсия, стрелка Пирса и т.д. существуют две переключательньй функции - константа нуль . (позиция 1 таблицы) и константа единица (позиция 12 таблицы).

Согласно определению переключательная функция принимает только два значения: О (ложно) и 1 (истинно) и зависит от двоичных переменных.

Предлагаемый триггер при определенном наборе управляющих сигналов на шинах 6, 7, 8,- 9 реализует только одну из 12 переключательных ; функций. Если эта функция истинна, то триггер устанавливается в единичное состояние (отрицательный уровень напряжения на прямом плече, шина 30 триггера), а если функция ложна - то триггер устанавливается в нулевое состояние (нулевой потенциал на шине 30).

Реализацию функций константа нуль и константа ,единица в данном случае можно рассматривать как принудительную установку триггера либо в О либо в 1 соответствующими наборами управляющих сигналов по шинам 6, 7, 8, 9 5 Триггер работает следующим образом. Так как режимы работы триггера при реализации любой из 12 переключательных функций аналогичны, то дал пояснения его функциониро вания достаточно рассмотреть работу триггера при реализации одной из них. Например, рассмо рим его работу при реализации функций хранения (см. строка 10 таблицы). Предположим, что триггер хранит переменную , что соответствует отрицательному уровню напряжения на прямом плече (шина 30) и соответственно нулевому уровню на его инверсном плече (шина 29). На управляющие щины 6 и 9 подан отрицательный уровень напряжения, результатом чего является открытое состояние транзисторов 17 и 20. В момент времени i происходит заряд узловой емкости выхода инверсного плеча триггера через транзистор 15 импульсом с Щ1щы 3 третьей тактирующей серии. В момент времени -fc происходит заряд узло вой емкости выхода прямого плеча (шина 30) триггера через транзистор 12 с шины 1. В следующий момент . времени -fc заряд на узловой емкости сохранится, так как на затвор транзистора 14 подан нулевой уровень напряжения (в триггере записана 1) и возможная цепь разряда через транзисторы 13 и 14 разорвана. Уровень напряжения на прямом плече триггера сохранится отрицательным до следующего мо мента времени 2 . Если в триггере записан О, то в момент вре мени i. транзистор 23 будет закрыт и разряда узловой емкости выхода инверсного плеча (шина 29) не будет, а следовательно, в следующий момент времени i. произойдет разряд узловой емкости выхода прямого плеча (шина 30), так как транзистор 14 будет открыт. Рассмотрим также реализацию триггером функции Const О (запись нуля) (первая строка таблицы). Если на все управляющие входы подан нулевой уровень напряжения, то цепь разряда узловой емкости инверсного плеча будет разорвана, так как транзисторы 17, 18, 19, 20 в плечах мост закрыты. Б момент времени t узловая емкость выхода прямого плеча разрядится - триггер примет нулевое состояние. Если теперь на управляющие щины 6 и 9 к следующему моменту времени -t будет подан отрицательный уровень напряжения, что соответствует переходу к реализации функции хранения то триггер.сохранит состояние нуля. Использование предлагаемой схемы д|шамического триггера позволит в несколько раз увеличить функциональные возможности триггера. Триггер может быть эффективно использован в качестве разряда многоф)ткционального накапливающего регистра. Наибольшее число управляющих выводов схемы позволяет использовать ее в больших интегральных схемах арифмет11ческих устройств, при этом значительно упростит . их. Формула нзобретения Динамический триггер на МОП транзисторах, содержащий четыре шины тактирующих импульсов, шину информационного входа, две выходные шины, трипоследовательно соединенных транзистора прямого плеча, два последовательно соединенных транзистора инверсного плеча, сток и затвор первого и исток третьего транзисторов прямого плеча соед1шены с первой шиной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора со второй шиной тактирующих имп -льсов, затвор третьего транзистора прямого плеча соединен с истоком первого и стоком второго транзисторов шшерсного плеча и с выходной шиной, сток и затвор первого транзистора инверсного плеча соещшены с третьей Ш1шой тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен с четвертой шиной тактирующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения ф нкциональных возможностей, в него введены четыре шины управляющих сигналов, два инвертора и мост, содержащий в каждом плече по одному транзистору, затвор которого соед1шен с соответствующей шиной управляющих сигналов, в каждую диагональ моста включены последовательно соедине1шые два транзистора, исток первого и сток второго транзисторов прямого плеча и выходная шина соединены с затвором первого транзистора одной диагонали и через первый инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соед1шены с истоком второго транзистора инверсного плеча, шина информаилонного входа соединена с затвором первого транзистора второй диагонали и через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с третьей шиной тактирующих импульсов,стоки и затворы первых,, транзисторов инверторов соединены с первой шиной тактирующих импульсов, а истоки вторых транзисторов - со второй Ш1шой тактирующих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Филиппов А. Г. Транзисторные динами гсские элементы цифровых вычислительных машин, М., Сов. радио, 1969, 2.EDN 1971,V16, N 22, стр. СН-6-СН-14.

29

30