DE2054690A1 - Flip-Flop-Schaltung - Google Patents

Description

PATENTANWALT Anw. Akte: 1-32 6 Dipl.-Ing. Wolfgang K. Rauh

51 AACHEN 2054690

Krefelder Straße 35 · Telefon 36452

PATENTANMELDU NG

Anmelder: Litton Industrios, Inc.

Beverly Hills, Kalifornien, USA

Priorität: Na. 880 079, 26. November 1969

USA

Bezeichnung: Flip-Flop-Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Flip-Flop-Schaltuna mit mindestens einem Eingengsstromkreis.

Bei Digitalrechnern, Datenverarbeitungsmaschinen und Steuerun^sv/or r ichtungen für Werkzeugmaschinen od.dgl. besteht seit langem das Problem, Störimpulsp und Sinnalimpube voneinander zu trennen. 3e größer der Abstand und die Zeit zu/isrhen der Signalquelle und der Stelle des Signalempfanges ist, rie^to größer ist die fflöglichkeit, daß sich Störimpulse mit den Daten- und Steuerimpulsen mischen. Störiuellen mit schwankender Frequenz und Amplitude beeinträchtigen nicht nur die Bereiche zwischen aufeinanderfolgenden Daten- und Steuerimpulsen, sondern verzerren auch diese Impulse. Da Digitalrechner, Datenverarbeitunqsmaschinen und Steuarungsvorrichtungen notwendigerweise
so aungebildet sind, daß sie auf Signale von sehr bestimmter Form, Amplitude und Dauer ansprechen, wurden Schaltungen
vorgesehen, die die verzerrten Impulse in ihre alte Form zu-

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rückbilden und dazu' sehen pji'f tretnniip Störimnu 1 so -) hm pin en.

Das Auffinden und Entzerren von Impulsen nrier ^nder^n :'f;!lr?n. fnrmpn uMjrriR durch V'qrupndunn bistabiler IHi 1 t i ν i hnt ^ r nn , ω ie die Scbmitt-Trinner-Scbaltunn erreicht.

Die Schmitt-Trioner-S ehalt-u ng ist amplitudeneimfindlinh und so ausgelegt, daQ sie nur dann einen Ausgangsiuert herstellt, luenn ein Eingangssignal uorhanuen ist, das eine Amp Ii ti;de aufweist, die gleich oder gröQer ist als die vorneichriehene Amplitude oder der Bezuospenel. Der BezucsmneJ ■:>! rd durch eine Kalhode und einen Emitter aufrecht erhalten, die Vakuumröhrenschal tuncen Οζω. Schrri 11- TriQger-Sc¹-^ ] tunken wnrspannen. Die Dauer der Ausgangsschujingungeiner Schrri tt-Trinner-Schaltung ist oleich der Zeitperiode, in der ein Eingangssignal in oder über den besonderen Bezugsnegel

Danach wird die Schmitt-Trigger-Schaltung in einem reneoenen Zustnnd bleiben, bis das Eingangssign31 wegen des Absenkens der Worspannung an der gemeinsamen Elektrode der ersten Stufe der Schmitt-Trigger-Schaltung auf eine Spannung abfällt, die etu/as geringer ist als der besondere Bezugspegel .

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° r 7"π f r ιίπι: npHnt "sn H " c t- of R^r. ρ onnr Gf?n

)pr ynrl it.'qRnijpn F. rf indunn Ii RT,t nie 'iufrj^iPB zugrundR, • inn F] i n-F] nr-v,chal tunn zu srrhnffpn, nie sine Hysterepe hi Γ ¹URiPt, dip riHT ieninnn dsr Srhmitt-Tringpr-Schaltun'·) ' > h η J i c h i s t.

Γργ^πργ poll dir·³ Flin-Flop-Schaltunn 7 τ i ⁿ r ^H ° π Daten- und h^;t Miiⁿr"irnt'lnn ρ i π e r s ρ i * s und -i t π r i ^m ° u 1 ? ρ π ^ η η ρ r e r ^ r 1 t r [ir · prüf-hpj r)pn,

lit- npi-.tn] it(i lufqabe cirri γρ^¹=¹' ör-r f rfind'ino dadurch gelöst , daß minriRstens eine in Reihe geschaltete Diode zuiischen dem F.inganqsstramkrei s und einem Eingang eines NAND-Cattern angeordnet int, da(3 ein anderer Eingang des \'"\'ΰ-Gitter?; mit einem vorgegebenen, einem gegebenen Ionischen L υ!«tand darstellenden Spannung^peapl verbunder ist, daß ein Aucqnng des MAND-Gatters mit einem ersten Einganc der F]io-F]op-Schaltung und der Eingangsstromkreis mit einem zuieiten Eingang der Flin-Flop-5cha 11ung verbunden ist.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß mindestens eine Diode eine Vielzahl von in Reihe abschalteten Dioden umfaßt.

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Εί·π weiteres Merkmal der Erfindung hesteht darin, daß die Vielzahl der in Reihe geschalteten Dioden in gleicher Richtung so gepolt ist, daß sie eine vorwärts gerichtete Leitung eines Stromes ermöglichen, wenn eine Spannung von genügender Große und won der gleichen relativ/en Polarität auftritt wie die des Spannungspegels, der den gegebenen logischen Zustand darstellt.

Vorteilhaft ist der eine Eingang des NAND-Gatters mit einem ^unkt der Bezugsspannung über eine Impedanz gekoppelt.

Eine u/eitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Flip-Flop-Schaltung ein zweites und ein drittes NAND-Gatter aufweist, daß der Ausgang des zweiten NAND-Gatters mit dem Eingang des 3. NAND-Gatters sowie der Ausgang des dritten NAND-Gatters mit einem Eingang des zweiten NAND-Gatters verbunden sind, daß der erste Eingang der Flip-Flop-Schal tung ein zweiter Eingang zum zweiten NAND-Gatter und der zweite Eingang der Flip-Flop-Schaltung ein zweiter Eingang zum dritten NAND-Gatter sind.

Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert» Es zeigen:

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Fig. 1 sin Blockschaltbild einer FI io-Flon-Rchaltuna

gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine Darstellung der IUe 1 1 en Formen zur Erkl

der Betriebsweise der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Flip-Flop-Schaltung mit einem NAND-Gatter ID und einem NAND-Gatter 11, die jeweils eine Ausgangsleitung 12 bzw. 13 aufweisen. Die Ausgangs leitung 12 des NAND-Gatters 10 ist durch eine Leitung IA mit einem Eingang des MAMD-Gatters 11 verbunden. Tn gleicher Jeise ist die Ausgangsleitung 13 des NAND-Gatters 11 über ein= Leitung 15 mit einem Eingang des NAND^Gatters 1Π verbunden,, Die beiden NAND-Gatter 10,11 weisen ferner je eine zusätzliche Eingangsleitung 17 bzw. 16 auf.

Die Eingangsleitung 16 des NAND-Gatters 11 ist mit einer Eingangsklemme IB verbunden, von der aus Eingangsschwingungen, z. B. Impulsschwingungen in die FIip-F1on-Scha1tunn eingespeist und von dieser geformt werden.

Die Eingangsklemme IB ist ferner mit pinem Punkt eines Bezugspotentials, als "Erde" dargestellt, durch in Reihe geschalteter Dioden 19, 20, 21 und einen Wider tand 22 verhunden.

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Dir Dioden 19 - 21 sind alle in tJpr gleichen Richtung nepolt, liiobpA die Λ node tier ersten Diode 19 mit der Ei nn^n"⁰. klemme IB ■und rf i e Kathode der letzten Diode ?l.mit dem einen Ende des iii derst inriG'j ?2 verbunden ist. Das andere Enno des ''.'iderstandes /2 ist mit dem Punkt des Bezngspotent i -i 1 ez verbunden. Eine Leitung 23 verbindet die Verbindung=?,^ ?i be der Kathode der Diode 21 und den ungeerdeten Ende des 'Ji derst ^nrte^r ?? mit einer Ei ngangsk I emme eines ^! AND- Gatters 24. Ein zweiter Eingang des NAND-Gatters 24 ist über eine Leitung 25 mit einem Spannungsp">t ent i 3 ] verbunden, das den Ionischen 'Jert "L" darstellt. Der Stromkreis jird dadurch veruoIistMndint, da? die Leitung 17 und d^mit der Eingang des NA^piD-Gatter¹; 1Π τι it dem Ausqgng des NAND-Gatters 24 verbunden ist.

Die Bet r iebsujeise der F 1 ip-Flop-^c chal tung gemiiG Fig. 1 ergibt sich am besten aus der graphischen Darstellung der Ei ngengsschu/ingung und der Form der Ausg^ngsschtui'ngunqen 0 und Q nemäfl Fig. 2.

Es sei angenommen, daO die Ausgangsleistung an der Leitung 12 anfänglich einen niedrigen tUert(CH hat und daß sie u/eqen der von der Leitung 14 bewirkten Verbindung einem der Eingänge des NAND-Gatters 11 einen niedrigen Wert (D) eingibt. Dabei sei vorausgesetzt, daß die Ausgangsleistung an der Leitung 13 einen hohen liiert (L) entsprechend der bekannten

109847Π596 ·» «««ναι.

Mi r ki ι π ^ (Mi ent- und Jirkunn) von N «MD- Gat tern hst, E <3 i-t Knkiinnt, dart din NAND-UM rkunn eintritt, venn eine od^r meh Tprc \/nrir»hlR f"lTh sind, und die "lirkung ipt falsch, u-pnp T]It¹ VariThlpn richtig sind.

Pin F]ip-Fl ip-Scha1tung hlf?ibt im vorerwähnt pn Zustnnd, bi s die Eino ?nr.sppanni-jnq an der Ei ncangr=k Ιβτγγρ 1Θ einen hohen iiert errpirht, w ie dies Fig. 2 ζ f? i η t. Der hnhe liiert der Einna nass η annunr; ist genügend hrch, u"» die in Rpihe ne-EChnltetrn Dioden 19 bis 71 in Vnrui^rtsrichtunn gleitend zu machen und zu bewirken, daO ein Strom durch den Uiiderr^tr-nd 2? f Ii^Pt und dadurch die Leitung ?? (ie? M AMD-Catt er¹? ?'4 mit einem hohen liiert (O beaufschlagt. Da die andere EinranqFlfiitunodes N!AND-Gr?tters 24 mit einem, mit einem hohon 'ert (L^ beaufschlagten Punkt verbunden ist, wird der lusnangscert an der Leitung 17 niedrig (0) und bewirkt, daß der Ausgang an der Leitung 12 des N AMD-Gatters 10 hoch (L) tuircj, gleichgültig, mit welchem liiert der andere Eingang des NAMD-Gatters 10 über die Leitung 15 beaufschlagt u/ird.

Da der eine Eingang zum NAND-Gatter 11 mit einem hohen li'ert (L) beaufschlagt ist,und zwar jegen der Verbindung mit der Cingangsk ] emme 18 über die Leitum JfS >jnd der andere

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Ei'ngeng des NAND-Gatters 11 uiegen der Verbindung zur Leitung 12 durch die Leitunn 14 mit einem hohen liiert (L) beaufschlagt wird, erhält die Ausgangsleistung an der Leitung 13 des NA ND-Gatters 11 einen niedrigen Wert (0).

Diese F1in-Flop-Schaltung bleibt so lange in diesem Zustanri, wie die Ei ngangsspannung an der Eingangsklemme 18 genügend hoch ist, um die Dioden 19 - 21 in Vorwärtcrichtung leitend zu halten. Sobald die F. i ng angnspannung an der Klemme 18 abfällt, wie Fig. 2 zeigt, und nicht mehr ausreicht, um die Dioden 19 - 21 in l/orwärtsrichtung leitfähig ?u halten, un'rd der Strom von der Eincangsklemme 18 zum Widerstand 22 aufhören zu fließen und wird die Leitung 23 wegen der l/erbindung des einen Endes des Widerstandes mit dem Bezugspotential im wesentlichen mit einem niedrigen U/ert (0) besufschlagt.

Das Auftreten eines niedrigen U/ertes (0) an der Leitung bewirkt, daß der Ausgangszustand des NAND-Gatters 24 in der Leitung 17 einen hohen liiert (L) annimmt. Der hohe Wert (L) · an der Leitung J7, die mit einem Eingang des NAND-Gatters 10 verbunden ist, bewirkt, daG das NAND-Gatter 10 an der Leitung 1? einen niedrigen Ausgangswert (θ) liefert. Der nied-

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''ige Ausgangsu/ert (θ), dar auf der Leitung 12 erscheint, mi r d mit einem Einq^nq zum N^flNO-Gatter 11 über di <=· Leitung 14 verbunden und bewirkt, daR die Ausgangs Ie i t- ung Π mit einem hohen liiert (L^ beaufschlagt ü'ird.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daG anlange die ? η der Eingangsklemme 18 angelegte Leistung oder Snann'ing bis zu einem gegebenen hohen 'Jjert steint um: zuletzt über diesem 'i/ert verbleibt, der etwas geringer ist als die Eingangs Leistungen, die Ausgangsleistung der Flip-Flop-Scha1tunn an der Leitung 12 hoch (L) und an der Leitung 13 niedrig (0) ist.

Wenn die Eingangsleistung oder Spannung an der Eingangsk lemme 18 einen vorbestimmten niedri >en Zustand erreirht hat oder in diesen zurückkehrt, ist die Ausgangsleistung oder Spannung an der Leitung 1? niedrig (0) und die ^usq^ng?leistung oder Spannung an der Leitung 13 hoch (L).

Obgleich als Eingangsschiui ngung eine besimmte Schij'ingunosform dargestellt ist, spricht die Schaltunq auf viele jellenformtjn an, jedoch nicht auf Störimpulse mit begrt nztnr Amplitude. Die vorliegende F 1 ip-F iop-Scha 1 tunn "/eist somit nine Hysteresecharakteristik auf, die derjenigen der bekannten Schmitt-Trigger-Snha1tung ähnlich ist. E^ ernibt sich ferner, daß die erfjndi/ngsgematie Schaltung nbenso -win die -? c^i tt-Trigger-Schaltung in u/oitnm WaOe immun nenen St "^r i r^pii L^r ist·.

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Claims (5)

1. Patpnt τητprüchR

   llj F 1 i n- F ] Dt - Scha It iinn mit Tti nde^c t ans einpm Eing^ng^- stromkreis, dadurch gnken.nzeichn e t , daß mindestens eine? in rt_Rihe. OR<ch?lt. pt. r Diode (19-7 1) zwi^ch^n dem Ein^rrnnsstr^mkreis (IR₇In, 23,17) und einem Einq-'ng einps M A\'D-Gat t er s (24) --inoeordnet ist, daß ein anderer Einqanq des NAND-Gatters (24) mit einem υπrqenebenen, einen gegebenen Ionischen Zustand darstellenden Sngnnungsneoel (2^) verbunden ist, dan ein 0 us gang des N AMD-Gutters (?4) mit p.inem nrsten Eingang der Flin-FloD-5chaltun^r; (10,11,14,1^) und der E i nnangs ·= t r ?mkrei s (IB) mit einem ziueiten Eingang der F1ip-F Ion-Schal tuπη (10,11,14,15) verbunden ist.
2. 2. Flin-FloD-Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h ο e k e η π ζ R i r. h η e t , da^f3 fnindestens eine Diode (19-21) eine Vielzahl von. in Reihe geschalteten Dioden (19-21) umfaßt.

   BAD ORIGINAL

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3. 3. FIj_n.pjο π«Schalt υng nach Anspruch 2, . d a ri u r c h η _e k _e η η 7 (3 i c h ne t , daß die l/i π !zahl der in Rnihe ne!-chril t et en [linden (19-?l) in r:lpich«r Richtunn so gennl* ir. t. , daß sie eine vorwärts gerichtete Leitung einen St r η in ps erm fin licht, menn eine Snannunn von nsnünpnder GmUp und vn-n ,der gleichen relativ pn Polarität auftritt, mi R dip» des Spannungspenels, der den gegebenen lonisrhpn Zustand darstellt.
4. 4„ F1ir-Flnn-Schaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang (23) des NAND-Gatters (24) mit einem Punkt der Bezugsspannung über eine Impedanz (22) g*~ konelt ist.
5. 5. Flip-Flop-Schaltung nach einem der Anscrüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flin-Flop-Schaltung ein zweites und ein drittes NAND-Gatter (10,11) aufweist, daß der Ausgang des zweiten NAND-Gptters (1D) mit dem Eingang des dritten NAND-Gatters (11) soiuie der Auscann des dritten NAMD-Gatters (11) mit einem Eingang des zweiten NAND-Gatters (10) verbunden sind, daß der erste Fj. nggng (1?) der Flip-Flop-Schaltung (10,11,14,15) ein ;_ ν e i *". e r Eingang

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   zum NAND-Gatter (1.0) und der zweite Eingang (16) der Flip-Flop-Schaltung ein zweiter Eingang zum dritten-NAND-Gatter (11) sind.

   Für Litton Industries, Inc.

   Dipl.-Ing. U/olfbang K.Rauh PATENTANWALT

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