Триггерное устройство Советский патент 1983 года по МПК H03K3/286 

(5) ТРИГГЕРНОЕ УСТРОЙСТВО-,

. .Изобретение относится к импульсно ,технике. Из1весгно триггерное устройство, содержащее два основных и один вспомогательный триггеры | 11. Недостатком триггера являются ограниченные функциональные возможности , так как он может работать либо в режиме счета, либо в режиме 3 апоми Н ани я и нфор мац и и. Наиболее близким к предлагаемому По технической сущности является три герное устройство, содержащее три основных и один вспомогательный триг геры, прямой и инверс| |й выходы, первую и вторую шины тактового сигнала 2. : Недостатком известного устройства является то, что для коммутации р жимов в комбинированном устройстве требуются внешние управляющие сигналы, подаваемые на шины управления три ггера. Для этого нужен блок управления переключением режимов и шины управления триггера, что увепичи вает количество внешних связей и габаритно-массовые показатели комбинированных устройств, усложняет их обслуживание и проектирование; Целью изобретения является упрощение управления режима работы устройства за счет получения йозмож- ности работы устройства в комбинированных режимах путем их образования непосредственно внутри триггера и коммутируемых включением и отключением соответствующего тактового сигнала без переключения режимов ot внешнего управляющего блока. Поставленная цель достигается тем, что в триггерное устройство, содержащее первый основной, второй основной, третий основной и вспомогательный триггеры, прямой и инверсный выходы, информационный вход первого основного триггера соединен с первой информационной шиной, тактирую щий вход первого основного триггера соединен с первым тактирующим входом вспомогательного триггера и с выходом первого инвертора, вход которого присоединен к первой шине тактоврго сигнала, к первому тактирующему входу второго основного триггера и к второму тактирующему входу вспомогательного триггера, выход первого основного триггера соединен с первым информационным входом вспомогательного триггера, выход второго основного триггера соединен с вторым инфор мационным входом вспомогательного три гера, первый тактирующий вход третьего основного, триггера соединен с третьим Yaктиpyющим входом вспомогательного триггера и с выходом второго инвертора, вход которого при соединен к второй шине тактового сиг нала и к четвертому тактирующему входу вспомогательного триггера, выход третьего основного триггера со единен с третьим информационным входом вспомогательного триггера, введе на счетно-информационная шина,.которая соединена с первым информационным входом второго основного триггера, с вторым тактирующим входом третьего основного триггера и с входом третьего инвертора, выход которого присоединен к пятому тактирующему входу вспомогательного триггера, выход первого основного триггера соединен с вторым информационным входом второго основного триг- гера и с первым информационным входом третьего основного тоиггеоа, второй и третий тактирующие входы второго основного триггера соединены соответственно с выходом первого инвертора и с выходом второго инвертора, выход второго ОСНОВНОГО триггера соединен с вторым информаци онным входом третьего основного триг гера, третий и четвертый тактирующие входы третьего основного триггера со единены соотаетственно с первой и второй шинами.тактового сигнала, пятый тактирующий вход третьего основ ного триггера соединен с шестым так тирующим входом вспомогательного три гера и с выходом первого инвертора, шестой тактирующий вход третьего основного триггера, третий информацион ный вход третьего основного триггера соединен с инверсным выходом триггер ного устройства. На фиг. 1 представлена схема триг герного устройства; на фиг. 2 - схема соединений с использованием элементов И-ИЛИ-НЕ. Устройство содержит первый основной, второй основной, третий основной и вспомогательный одноступенчатые триггеры 1-. Сигналы, подаваемые на тактирующие входы триггеров, помечены стрелками, а информационные сигналы без стрелок. Прямой выл ход Ь и инверсный выход 6 являются соответствующими выходами вспомогательного триггера ч, информационный вход 7 первого основного триггера 1 соединен с первой информационной шиНОЙ 8, а тактирующий вход 9 соединен С)выходом инвертора 10, шина 11 первого тактового сигнала соединена с входом инвертора 10 и с тактирующими входами 12-14 первых групп входной логики соответственно второго, третьего основных и вспомогательного триггеров, выход 18 триггера 1 соединен с информационными входак н 19-21 первых групп входной логики 15-17соответственно второго, третьего основных и вспомогательного триггеров, выход инвертора 10 соединен также с первыж тактирующими входами 22-2k вторых групп входной логики 25-27 соответственно второго, третьего основных и вспомогательного триггеров и первыж тактирующими входами 28 и 29 третьих групп входной логики 30 и 3 соответственно третьего основного и вспомогательного триггеров, информационный вход 32 второй группы входной логики 25 второго основного триггера соединен со счетно-информационной шиной 33, второй тактирующий вход 3 той же группы логики через инвертор 35 соединен с второй тактовой шиной, шина 36 второго тактового сигнала соединена с вторыми тактирующи ми входами 37 и 38 вторых групп входной логики 2б и 27 соответственно третьего основного и вспомогательного триггеров и с входом инвертора 35, выход 39 второго основного триггера соединен с информационными входами lO и 41 вторых групп входной логики 2б и 27 сооветственно третьего основного и вспомогательного триггеров, выход инвертора 35 подается также на вторые тактирующие входы 2 и 3 третьих групп входной логики 30 и,31 соответственно третьего основного и вспомогательного триггеров, для которых он выполняет функцию разрешения (запре-. ; , та). Информационный вход третьей входной логики 30 третьего основного триггера соединен с инверсным выходом 6 (Q), информацион ный вход kS третьей группы входной л гики 31 вспомогательного триггера соединен с выходом 6 третьего основного триггера, третий тактирующий вход kj третьей группы входной логи ки 30 третьего основного триггера со единен со счетно-информационной шиной 33 (Т) и через инвертор 8 - с третьим тактирующим входом 9 третьей группы входной логики 31 вспомогательного триггера. Для комбинации третий основной вспомогательный триггеры шина 33 является источником счетного сигнала, а для комбинации второй основной вспомогательный триггеры шина ,33 является источником информационного сигнала. Работа устройства описывается таб лицей переходов, которая разделена на столбцы, отражающие состояние входных сигналов на шинах 11, 8,3б и 33 выхода 5 триггера (прямого) и вы ходов первого 18, второго 39, третье го б основных триггеров и вспомогательного 5 триггера. Для каждого одноступенчатого триггера даны их выхо ные состояния и функции логического образования. Знак (+1) в таблице оз начает сос-ояние выхода соответствующего триггера в дискретный момент времени следующий за данным. Графа ПЕРЕХОД отображает изменение выходного сигнала (Q) триггера при переХо де входного тактового сигнала из одн го состояния в другое в течение оп-,. ределенного дискретного момента времени. Переход триггераиз состояния в состояние происходит за время, не .превышающее время, срабатывания при изменении тактового сигнала в определенную сторону. В остальное время вспомогательный триггер будет либо в состоянии память, либо в состоянии записи информации из основного, который в этот момент будет в СОСТОЯНИИ память. Таким образом, выходной сигнал триггера 5 зависит логически от входного информационного сигнала какого-либо из основных триггеров только в дискретный промежуток времени, середина которого соответствует моменту изменения тактового сигнала в сторону записи во вспомогательный триггер, а длительность не превышает удвоенного времени срабатывания триггера, После окончания дискретного интервала времени связь выхода 5 (Q) с входным информационным сигналом теряется, поэтому в таблице дана графа ПЕРЕХОД, определяющая реакцию выхода 5 на изменения тактовых сигналов. Рассмотрим работу триггера во всех режимах согласно с таблицей перехо-:. дов. 1 . Счетный режим по шине 33 (Т). Этот режим описывает первые четыре строки таблицы переходов. Если пер вый 11 (С) и второй 36 (С) такто- вые сигналы равны О, то разрешена запись в первый основной триггер информации шины 8 (D), во второй основной триггер информации счетно-информационной шины 33 (т) по тактирующим входам 9 и 22, 3 соответственно. В третьем основном и вспомогательном триггерах разрешена работа тактирующих 7 и i9 и информационных kk и kS входов соответственно третьих групп логики 30 и 3i. Эти входы, включены в счетном режиме, так как инверсный Шз1ход 6 вспомогательного триггера (Q) присоединен к .входу tf, а сигнал шины 33 (Т) - к входу k7 и через инвертор -.к входу Э Первые группы логики и вторые группы логики 26 и 27 отключены сигналами 11(с) и 36 (С) соответственно, поэтому работает комбинация третий основной - вспомогательный триггеры по своим третьим группам логики 30 и 31. Если сигнал 33 (Т) 0, то третий основной триггер будет в состоянии память, а вспомогательный будет повторять его состояние (первая строка таблицы). Если сигнал 33 1Т). () в состоянии изменения , то в третий основной триггер начнется запись состряния инверсного выхода 6 (Q), а вспомогательный перейдет в состояние память, выходное значение триггера не изменится (вторая строка таблицы). Если сигнал 33 (Т) 1, то третий основной триггер повторяет инверсное состояние вспомогательного, а вспомогательный в состоянии память,(третья строка таблицы). Если сигнал 33 (Т) (1,-0) в состоянии изменения, то во вспомогательный триггер начнет записываться информация третьего основного который будет переходить в состоя79915798

ние память. На выходе триггера 5 (Q)3. Режим записи информации по ин:о6разуется переход ().формационной шине 8 (0) первым так2, Режим записи инффмации по

шине 33 (Т) вторым тактовым сигналом j сигнала П (С)0 постоянно записана шины 36 (С). В этот режим переходинформация шины 8 (О). Переход осуществляется изменением сигнала Зб (С ) (), что описывается пятой строкой таблицы переходов. Первый тактовый сигнал 11 (С)0. В мо мент перехода сигнала Зб (Ц,) () во втором основном триггере ззпоминается информация шины 33 (Т), а во

вспомогательныи и в третий основной триггеры по информационным входам tl и АО тактирующим сигналом на входах 38 и 37 записывается состояние второго основного триггера, т.е. состояние шины 33 (т) в момент перехода. Работавшие в счетном режиме третьи группы логики 31 и 30 вспомогательного и третьего основного триггеров отключаются переходом сигнала Зб (Т) в 1 по входам 43 и k2 соответственно. Таким образом в работу включается KOM-JS бинация второй основной - вспомогательный триггеры по вторым группам логики 25 и 27,.причем в третий основной триггер пв второй группе логики 2б записывается такая же инфор- зо мация, что и во вспомогательный по информационному АО итактовому 37 входам. Такая запись сделана с целью получения возможности непосредственного обратного переключения в асинх, ройный счетный режим без потери информации изменением тактового сигнала 36 (С) из 1 в 0. Шина 33 (Т) при 1 обрат ном пере кпючении. может быт ь или в состоянии О или в состоянии 1 Если шина 33 (т) 0, то при переключении из третьего основного триггера информация перепишется во вспо могательный, т.е. ее значение повто рится и останется прежним. Если шина 33 (т) 1, то вспомогательный тр гер будет помнить прежнюю информацию, а в третий основной запишется инверсная информация вспомогательного. После снятия сигнала Зб (С ) () счетный режим будет готов к работе через время, равное времени срабатывания триггера. Обратный переход в счетный режим описывается седьмой и восьмой строками таблицы переходов. Шестая строка таблицы оп сывает статическое состояние при сигнале 36 (С )1 после перехода 1 и - 1).

тОвым сигналом шины 11 (С). В первом основном триггере при значении

гики 25-27 второго, третьего основных и вспомогательного триггеров, а также на тактирующих входах 23 и 29 третьих групп логики 30 и 31 третьего основного и вспомогательного триггеров появляется сигнал запрета, который отключает указанные группы логики. Первый основной триггер перев данный режим производится изменением сигнала 11 (С) (), что описывается девятой строкой таблицы переходов. Сигналы на шинах Зб (С) и 33 (Т) могут иметь во время перехода любой уровень. На тактирующих входах 22-24 вторых групп лоходит в состояние память, а во вспомогательный, третий и второй основные триггера по информационным входам 21,. 20 и 19 соответственно тактовым сигналом 11 (С) на входах 1А, 13 и 12 записывается состояние первого основного триггера. Десятая строка таблицы переходов отображает состояние всех одноступенчатых триггеров при значении сигнала 11 (С) 1 после его перехода (). Первый, второй,третий, основные и вспомогатель ный триггеры имеют одинаковое состояние Q, сигналы на шинах 8 (0) ЗЬ (Ц), 33 (Т) в это время влияние на триггер не оказывают. Если при изменении первого тактового сигнала 11 (С) () второй тактовый сигнал 36 ( .- 1,то первый основной триггер перейдет в состояние шины 8 (О) , второй основной триггер - в состояние память, а во вспомогательный и в третий основной триггеры перепиIшется информация второго основного триггера, т.е. состояние триггера останется прежним. Описанный переход отображает одиннадцатая строка таблицы переходов. Если при изменении первого тактового сигнала 11 (С) (1-0) второй тактовый сигнал Зб (Ц.)0, а сигнал 33 (Т)0, то в первый и второй основные триггеры запишется состояние шин 8 (U) и 33 (Т) соответственно, третий основной триг гев перейдет в состояние память,, а во вспомогательный запишется состояние третьего основного, т.е. состояние триггера останется прежним. Описанный переход отображает двенадцата строка таблицы перехода. Если при из менении первого тактового сигнала 11 (С)(.1-0) второй тактовый сигнал 36 (Ц) 0,а сигнал 33 (Т) 1,то все группы логики вспомога5;рльного триггера будут отключены, он перейдет в состояние памяти прежней инфор мации, в первый и второй основные триггеры запишется состояние шин 8 (D) и 33 (т) соответственно, в третий основной триггер запишется инвер сное состояние вспомогательного триг гера. Через время, равное времени записи в соответствующий основной триггер, триггер готов к работе в других режимах. При переключении из режима в режим нужно, чтобы моменты изменения сигналов на входных шинах отстояли друг от друга на время не меньшее, чем время срабатывания триггера. В таблице переходов отдельно даны логи ческие функции работы первого, второго, третьего основных и вспомогате льного триггеров. Рассмотренные режимы работы триггера позволяют сделать некоторые обо щения: t) Триггер имеет три режима работы: счётный режим по счетно-информационному входу 33 (т) ; режим записи по счетно-информационной шине 33 (Т) вторым тактовым сигналом шины Зб (С режим-записи по информационному входу шины 8 (D) первым тактовым сигналом шины 1 1 (с). 2) Каждый из этих трех режимов имеет различный приоритет работы: старший приоритет имеет режим записи по шинам 8 (о) и 11 (С) ; приоритет на ступень ниже имеет режим запи си по входам ЗЬ {С ) и 33 (Т) , младший приоритет имеет счетный режим по входу 33 (Т). З). Переключение из режима в режим осуществляется изменением уровней соответствующих тактовых сигнало причем возврат в режим с меньшим приоритетом происходит без потери информации предыдущего режима. Такая возможность обеспечивается одновременной записью информации из.первого или второго основного триггера соответственно во вспомогательный, второй основной, третий основной триггеры или во вспомогательный, третий основной триггеры. 4) Приоритетная работа тактовых сигналов и одновременная запись информации во вспомогательный и соответствую14ие основные триггеры дает возможность кспользовать режим работы по входам 8 (D), 11 (с) как режим записи (сдвига, передачи и т.д.) и, как режим установки в исходное состояние. При изменении первого тактового сигнала 11 (С) () все одноступенчатые триггеры устанавливаются в состояние шины 8 (D), т.е. производится действие, которое по своим конечным результатам аналогично действию известных установочных входов с той разницей, что в данном случае, первый основной триггер находится в состоянии память и нет непосредственной связи выходов триггера с входной шиной 8 (D). Из вышеизложенного можно заключить., что в отдельных установочных входах нет необходимости, особенн для устройств с большой динамичностью работы. Функцию установки можно объединить с другими функциями записи по входу 8 (D) на основании логической формулы ХК, где Ю, К. . .коммутирующие сигналы, а Y- сигнал установки. 5)Использование одного входа 33 (т) как счетного и, как информационного дает возможность производить счет и сдвиг информации вправо по одной цепи. Следует отметить одну особенность, которая заключается в том, что при работе в режиме сдвига изменять информацию на входе 33 (Т) можно только в том случае, если какакой-либо из тактовых сигналов отлип О, Гри С С-р(0 О) изменение сиг нала 33 (Т) () произведет счет в цепи триггеров. В последовательно соединенной цепи такая ситуация может возникнуть только на первом входном триггере цепи, когда изменение входной информации не синхронно с изменением тактовых сигналов. На остальных входах 33 (т) цепи изменение уровня происходит после перехода тактового сигнала Зб (Ц-) в 1. 6)В таблй це переходов счет по шине 33 (Т)(1- и) ,мто при объединении в счетно-сдвигающую цепь дает прямой счет и сдвиг прямой информации вправо. Если сделать смет по изменению сигнала 33 (1) IU-T-1) , то в цепи будет обратный смет и сдвиг прямой информации вправо. nУ 7) Счетный режим можно сформировать, используя шину 33 (Т) как имформационную. а шину 36 (С) как счетную. Изменение информации на входе 33 будет происходить с задержкой на время срабатывания триггера и не будет влиять на выходной сигнал триггера. При значении тактового сигнала Зб (С) 0 состояние шины 33 (Т) не меняется и может быть О или 1. Если О, то третий оснрвной триггер в памяти, а вспомогательный повторяет его состояние, если 1, то вспомогательный триггер в памяти а в третьем основном триггере будет записано инверсное состояние вспомогательного, т.е. изменение состояния выхода ij (Q) может произойти только с новым изменением сигнала Зб (С ) ().

8) Входы 11 (С), 8 (D) использовать в счетном режиме следует только для одного каскада с целью образования на одном триггере двух одновременно работающих счетных входов, один из которых при сигнале 11 (С)1 блокирует работу другого. Использо. вать эти входы в счетной цепи нежелательно из-за старшего приоритета входа 11 (с).

На триггере без применения дополнительной логики можно проводить построение комбинированных устройств типа: асинхронный двоичный счетчик, с регистром сдвига вправо и с любой функцией.работы по входам со старшей приоритетностью; счетного каскада, работающего по двум различным счет-.

но-массовые показатели предлагаемого триггера по отношению к известному при одинаковом характере выполняемых функций (в исчислении к применяемым корпусам интегральных микросхем приблизительно в два раза), кроме того, упрощается общий процесс проектирования устройства с комбинированными режимами, так как не требуется блок

управления переключением режимов, а тактовые сигналы независимы от сигналов управления переключением режимов и могут включаться независимдруг от друга с учетом азйхмного

.приоритета и времени срабчтывг и -i триггера, если требуется фиксадия конечной информации данного режи/ а, Это позволяет более эффективно использовать применяемые элемекгы и

создает удобство /.утя обслужизания ком& нированн :-.). устройств ,работакщих от несинхронных тактовых сигналов с различными частотами следования. 9.12 ным входам, из которых один имеет больший приоритет; различных устройств, С меньшими возможностями. Таким образом, предлагаемый триггер позволяет вывести из состава триггера шины управления переключением режимов и с большей эффективностью, т.е. с более высокой функционапьной загрузкой, использовать счетные, информационные и тактовые шины, в свою очередь это уменьшает количество внешних связей, позволяет упростить и ускорить процесс переключения режимов, сократить габарит13Примечани Формула изобретения Триггерное устройство, содеджащее пердый основной, второй основной, .третий основной и вспомогательный три геры прямой и инверсный выходы, информационный вход первого основного триггера соединен с первой информационной 1ииной, тактирующий вход первого (ОСНОВНОГО триггера соединен с

ГА

i Продолжение таблицы е-1.Новое состояние существует только в дискретном интервале перехода, после окончания перехода оно обращается в состояние памяти Q, 2 Символы обозначают: х - любое состояние, - - нет перехода. первым тактирующим входом вспомога-тельного триггера и с выходом первого инвертора, вход которого присоединен к первой шине тактового сигнадэ к первому тактирующему входу второго основного триггера и к второму тактирующему входу вспомогательного триггера,выход первого основного триггера соединен с первым информационным входом вспомогательного триггеpa, выход второго основнопо триггера соединен с вторым информационным входом вспомогательного триггера, первый тактирующий вход третьего основного триггера соединен с третьим так- 5 тирующим входом вспомогательного триггера и с выходом второго инвертора, вход которого присоединен к второй шине тактового сигнала и к четвертому тактирующему входу вспомогатель- ю ного триггера, выход третьего основного триггера соединен с третьим информационным входом вспомогательного триггера, отличающийся тем, что, с целью упрощения управле- 15 ния режимами работы триггера, в триггер введена счетно-информационная шина, которая соединена с первым информационным входом второго основного триггера, с вторым тактирующим входом JQ третьего основного триггера и с входом третьего инвертора, выход которого присоединен к пятому тактирующеМу входу вспомогательного триггера, выход первого основного триггера сое- 5 динен с вторым информационным входом BToporo основного триггера и с первым информационным входом третьего основного триггера, второй и тоетий тактирующие входы второго основного триггера соединены соответственно с выходом первого инвертора и с выходо второго инвертора, выход второго основного триггера соединен с вторым информационным входом тре-гьего основного триггера, третий и четвертый тактирующие входы третьего основного триггера соединены соответственно с первой и второй шинами тактового сигнала, пятый тактирующий вход третьего основного триггера соединен с шеетым тактирующим входом вспомогательного триггера и с выходом первого инвертора, шестой тактирующий вход третьего основного триггера соединен с вторым тактирующим входом триггера второго основного, третий информационный вход третьего основного триггера соединен с инверсным выходом триггерного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № , кл. Н 03 К 3/286 16..80.