DE1235996B - Bistabile Schaltstufe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

P 12 35 996.5-31 (J 30451)

26. März 1966

9. März 1967

16.Juni 1971

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift weicht von der Auslegeschrift ab

Die Erfindung betrifft eine bistabile Schaltstufe, die zwei gleichartige, gegenseitig rückgekoppelte ODER-Inverterglieder enthält und die an jedem vorgesehenen Eingang durch binäre Eingangssignale schaltbar ist.

Bistabile Schaltstufen werden insbesondere in der Rechenmaschinentechnik als bistabile Multivibratoren, Verriegelungsschalter, Speicherglieder u. ä. verwendet. Die jeweils vorliegende Aufgabe bestimmt die Wahl der verwendeten Schaltmittel und den Aufbau der Schaltung. Besonders zu beachtende Ge- i" Sichtspunkte ergeben hierbei die hinsichtlich Zuverlässigkeit, Schaltgeschwindigkeit und Preis gestellten Forderungen.

Eine in vielen Variationen bekannte. Art von bistabilen Schaltungen besteht im wesentlichen aus zwei UND-Gliedern, die durch ein ODER-Glied verknüpft sind. Eine Rückkopplungsschleife vom Aus- - gang des ODER-Gliedes auf jeweils einen der Eingänge der UND-Glieder, an deren andere Eingänge die Schaltbedingung angelegt wird, bewirkt das bistabile Verhalten.

Eine häufig störende Eigenschaft dieser bekannten Schaltungen ergibt sich aus der Tatsache, daß zum Zweck des Umschaltern vom einen in den anderen bistabilen Schaltzustand eine Kombination von Eingangsbedingungen erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Grundschaltung besteht darin, daß vom Eingang her nicht festgestellt werden kann, in welchem Schaltzustand sich die Schaltung gerade befindet, zumal ein bestimmter Schaltzustand nicht vorausgesetzt werden kann. Fügt man der Schaltung am Eingang die logischen Stufen hinzu, die diesen Nachteil beseitigen, dann, ergibt sich aus der ursprünglich zweistufigen eine drei- oder vierstufige Schaltung. Da eine höhere Stufenzahl eine entsprechend höhere Schaltverzögerung nach sich zieht, ist diese Maßnahme in vielen möglichst kurze Schaltzeiten voraussetzenden Anwendungsfällen nicht vertretbar.

Eine dieser bekannten bistabilen Schaltstufen besteht aus zwei gleichartigen, gegenseitig rückgekoppelten Schaltkreisen, die beide aus einem ODER-Inverterglied bestehen.

Auch diese Schaltstufe zeigt die genannten Nachteile und weist getrennte Einstell- und Rückstelleingänge auf, so daß sie nicht durch binäre, einem für Einstellung und Rückstellung gemeinsamen Eingang zugeführte Signale schaltbar ist.

Die Erfindung hat demgemäß eine bistabile Schaltstufe zum Ziel, die eine möglichst kurze Schaltzeit aufweist und eine geänderte Eingangsbedingung mit möglichst kurzer zeitlicher Verzögerung zum Ausgang überträgt. Außerdem soll die bistabile Schalt-Bistabile Schaltstufe

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.Ing. R. Busch, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Alan Richard Geller,
Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. April 1965 (445 309)

stufe beide binäre Signale vollkommen gleich und unabhängig vom vorausgegangenen Zustand übertragen, und zwar ohne eine selbständige Rückstellsteuerung.

Gemäß der Erfindung wird eine bistabile Schaltstufe, die zwei gleichzeitige, gegenseitig rückgekoppelte ODER-Inverterglieder enthält und die an jedem vorgesehenen Eingang durch binäre Eingangssignale schaltbar ist, vorgeschlagen, bei der jedem ODER-Inverterglied eine der Anzahl der vorgesehenen Eingänge entsprechende Anzahl von UND-Gliedern vorgeschaltet ist, bei der die Eingänge des ersten über Inverter mit den entsprechenden Eingängen des zweiten ODER-Invertergliedes verbunden sind und bei der die gegenseitige Rückkopplung über jeweils ein weiteres UND-Glied erfolgt.

Am Ausgang einer derartig aufgebauten bistabilen Schaltung lassen sich beide möglichen Ausgangszustände mit stets der gleichen, durch lediglich zwei Stufen bewirkten zeitlichen Verzögerung herstellen. Dieser Vorgang ist unabhängig vom vorherigen Schaltzustand und unabhängig davon, in welchen der beiden Zustände umgeschaltet wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Alisführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen logischen Schaltgliedes und

Fig. 2 eine weiter vereinfachte Darstellung dieses Schaltgliedes.

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In der Schaltung gemäß F i g. 1 steuern mehrere UND-Glieder 1, 2 und 3 ein ODER-Inverterglied 4.

_ Der Ausgang dieses Gliedes ist auf den Eingang eines UND-Gliedes 5 geführt, das zusammen mit anderen UND-Gliedern 6 und 7 ein weiteres ODER-Inverterglied 8 steuert. Der Ausgang dieses ODER-Invertergliedes 8 steht seinerseits wieder mit dem Eingang des UND-Gliedes 3 in Verbindung. Wird demnach die UND-Bedingung eines der UND-Glieder 1, 2 erfüllt, so gibt das ODER-Inverterglied 4 ein negiertes Ausgangssignal, im vorliegenden Fall also ein Signal — X ab. Dieses Signal sperrt das nur einen Ein-• gang aufweisende UND-Glied 5, so daß das ODER-Inverterglied 8 nicht in Funktion tritt. In diesem Zustand hat das ODER-Inverterglied 8 entsprechend dem Signal + Y einen positiven Ausgang. Das Signal Y wird über das nur einen Eingang aufweisende UND-Glied 3 zurückgeführt, so daß das ODER-Inverterglied 4 im durchgeschalteten Zustand verbleibt. Daraus ist ersichtlich, daß, sobald eines der UND-Glieder 1, 2 betätigt wurde, die Schaltung in dem in der F i g. 1 bezeichneten Ein-Zustand verriegelt ist. Um die Schaltung zu entriegeln, muß ein Signal durch eines der UND-Glieder 5, 6, 7 geleitet werden, damit am Ausgang des ODER-Invertergliedes 8 ein Signal — Y ansteht. Durch dieses Signal wird über das UND-Glied 3 die Schaltung entriegelt und durch das nunmehr am Ausgang des ODER-invertergliedes 4 anstehende Signal + X über das UND-Glied 5 in dem nunmehr dem Aus-Zustand entsprechenden Schaltzustand neu verriegelt. Um eines der UND-Glieder 6, 7 zu betätigen, muß einer der zugeordneten Inverter 9, 10 ein entsprechendes Signal abgeben. Das bedeutet, daß entweder Bit A oder Bit B nicht vorhanden sein darf, damit der zugeordnete Inverter 9, 10 ein Signal abgibt. Beim Betrieb erzeugt ein UND-Inverterglied 11 in Abhängigkeit von einem positiven Setzsignal und einem postiven Taktsignal, die gleichzeitig anliegen, ein Steuersignal. Dieses Signal wird als Ausgang des Inverters 12 in ein positives Steuersignal umgewandelt und zugeordneten Eingängen der UND-Glieder 1, 2, 6, 7 zugeführt. Ist gleichzeitig ein Signal »Setzend« vorhanden, dann wird entweder das UND-Glied 1 oder das UND-Glied 6 in Abhängigkeit davon betätigt, ob oder ob nicht ein Signal A gleichzeitig vorhanden ist. Ist ein Signal A vorhanden, wird das UND-Glied 1 durchgeschaltet und die bistabile Schaltstufe dadurch in den in der F i g. 1 bezeichneten Ein-Zustand gebracht und verriegelt. Fehlt aber das Signal A, dann wird über den Inverter 9 das UND-Glied 6 durchgeschaltet und die bistabile Schaltstufe in den Aus-Zustand gebracht, bei dem sämtliche Polaritäten der Ausgangssignale entgegengesetzt zu den in der F i g. 1 bezeichneten Polaritäten sind. In ähnlicher Weise bewirkt ein Signal »Setzen ß«, daß entweder das UND^ Glied 2 oder das UND-Glied 7 durchgeschaltet wird und die bistabile Schaltstufe in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen eines Signals B im Ein-Zustand oder Aus-Zustand verriegelt wird.

In F i g. 2 ist eine vereinfachte Darstellung der bistabilen Schaltstufe gemäß F i g. 1 gezeigt. In dieser Darstellung ist lediglich vorausgesetzt, daß eine bistabile Anordnung in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Fehlen zweier sich ergänzender Bedingungen in den Ein-Zustand oder Aus-Zustand umgeschaltet werden kann.

Aus der F i g. 1 ist außerdem zu ersehen, daß die mit dem Eintreffen der letzten Bedingung am Eingang der UND-Glieder 1, 2, 6, 7 beginnende Umschaltung der bistabilen Schaltstufe in negativer oder

ao positiver Richtung stets" nach Übertragung über höchstens zwei logische Stufen entweder direkt am Ausgang eines der ODER-Inverterglieder 4, 8 oder am Ausgang der zugeordneten Inverter 13, 14 angezeigt wird. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die UND-Glieder 1 bis 3 und 5 bis 7 aus im Eingang eines Transistors angeordneten Dioden zusammengesetzt sind und der Transistorkreis eines der ODER-Inverterglieder 4, 8 bildet. Auch die Inverter 13, 14 bestehen aus einer Transistorstufe. Stellt man somit eine Transistorstufe einer logischen Stufe gleich, wie es in der modernen Computertechnik tatsächlich der Fall ist, so erhält man am Ausgang der bistabilen Schaltstufe gemäß Fig. 1, vom Eintreffen des letzten Eingangssignals an gerechnet, nach einer durch höchstens zwei logische Stufen bedingten Verzögerung ein einer logischen Eins oder Null entsprechendes Ausgangssignal.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bistabile Schaltstufe, die zwei gleichartige, gegenseitig rückgekoppelte ODER-Inverterglieder enthält und die an jedem vorgesehenen Eingang durch binäre Eingangssignale schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem ODER-Inverterglied eine der Anzahl der vorgesehenen Eingänge entsprechende Anzahl von UND-Gliedern vorgeschaltet ist, daß die Eingänge des ersten über Inverter mit den entsprechenden Eingängen des zweiten ODER-Invertergliedes verbunden sind, und daß die gegenseitige Rückkopplung über jeweils ein weiteres UND-Glied erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen