RU1772887C - Триггер - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к импульсной технике, может быть использовано в различных схемах, требующих деление частоты импульсов. Сущность изобретени : триггер содержит восемь элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ) (1-8) первую входную шину (9) и вторую входную шину (10). 2 ил.

Description

2 6

о

ю

X

X

8 ФVI

х|

hO

со оо ч

Фи&.;

Изобретение относитс  к области импульсной техники, может быть использовано в различных схемах, требующих делени  частоты импульсов, и  вл етс  усовершенствован и- ем известного триггера поа,с. СССР №785961, кл. Н 03 К 3/286, опубл. 07.12.80.

В основном изобретении по авт. св. СССР Nh 785961, кл. Н 03 К 3/286 описан триггер, содержащий восемь логических элементов И- НЕ (ИЛИ-НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а выход соединен со вторыми входами третьего и восьмого элементов, выход второго элемента соединен со вторым входом шестого элемента, выход которого подключен ко второму входу второго элемента, выход п того элемента соединен со вторыми входами четвертого и седьмого элементов, второй вход п того элемента подключен ко второму входу устройства, выходы четвертого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства.

Данный триггер  вл етс  наиболее быстродействующим из триггеров, способных работать в счетном режиме. Также следует отметить, что у этого триггера очень удобные выходные сигналы: не только на выходных элементах (четвертом и восьмом), но и на выходах других элементов мы имеем набор сигналов которые начинаютс  как по переднему, так и по заднему фронту управл кщих импульсов, что существенно расшир ет область применени  триггера.

Однако у данного триггера есть существенный недостаток, который снижает надежность его работы. Этим недостатком  вл етс  наличие так называемого запрещенного состо ни , которое может возникнуть во врем  работы при прохождении каких-либо помех, например, по цеп м питани . Рассмотрим это подробнее. Пусть триггер работает в счетном режиме. При этом его входы соедин ютс  между собой. При единичном сигнале на объединенном входе на выходах первого и п того элементов могут присутствовать нулевые сигналы , вследствие того, что в результате воздействи  помехи на выходах четвертого и восьмого элементов по вились, хот  бы кратковременно, единичные сигналы. Тогда нулевой сигнал на выходе первого элемента сформирует единичные сигналы на выходах второго, третьего и восьмого элементов, а нулевой сигнал на выходе п того элемента сформирует единичныесиг- налы на выходах шестого, седьмого и четвертого элементов. При этом схема триггера будет находитьс  в устойчивом запрещенном состо нии, при котором на обоих выходах триггера (выходы четвертого и восьмого элементов ) будут единичные сигналы, что не позвол ет оценить состо ние триггера.

При работе на низкой частоте входных сигналов при приходе нулевого сигнала на вход устройства триггер выйдет из запрещенного состо ни  и продолжит нормальное функционирование , внес  одиночный сбой в работу системы .

0 Данный триггер  ыл етс  весьма быстродействующим , и поэтому его использование возможно в цел х с высокочастотными сигналами при малой длительности входных импульсов . Когда задержки в срабатывании отдельных

5 логических элементов близки по величине друг к другу триггер не может выйти из запрещенного состо ни .

Рассмотрим такую ситуацию. При приходе нулевого сигнала на вход триггера, наход ще0 гос  в запрещенном состо нии, на выходах первого и п того элементов формируютс  единичные сигналы. При этом на всех входах элементов 2, 3, 4, б, 7, 8 по вл ютс  единичные сигналы, что приведет к формированию

5 на их выходах нулевых сигналов. Нулевые сигналы на выходах второго и шестого элементов приведут к формированию единичных сигналов на выходах элементов 2, 3, 6, 7. Единичные сшналы на входах элементов 2.3,

0 6 и 7 вновь приведут к по влению на их выходах нулевых сигналов, т.е. возникает колебательный процесс, который может продлитьс  несколько раз за счет близкой величины задержек в работе элементов, и если за врем 

5 колебательного процесса прекратитс  действие управл ющего импульса на входе триггера , то триггер нарушает свою работу и не обеспечивает делени  частоты входных сигналов .

0 Следует отметить, что данна  особенность  вл етс  специфической только дл  данного триггера.

Целью дополнительного изобретени   вл етс  повышение надежности работы триггера

5 путем полного исключени  запрещенных состо ний .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в триггер по а. с. СССР № 785961, содержащий восемь логических элементов И-НЕ (ИЛИ0 НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а

5 выход соединен со вторым входом третьего и восьмого элементов, выход второго элемента соединен со вторым входом шестого элемента , выход которого подключен ко второму входу второго элемента, выход п того элемента соединен со вторыми

очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент начала импульса на входной шине 10 остаютс  неизменными.

В момент окончани  импульса на входной шине 10 нз выходе элемента И-НЕ 5 по вл етс  единичный сигнал. При этом на всех входах элементов И-НЕ 4 и 7 оказываютс  единичные сигналы, что приводит к по влению на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 0, а нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 4 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. Остальные сигналы нз выходах логических элементов в момент окончани  импульса на входной шине 10 остаютс  неизменными .

Следует отметить, что произошло переключение триггера.

Kate уже отмечалось, триггер в данном состо нии не реагирует на изменение сигналов на входной шине 10, и, как видно из диаграммы, с приходом повторного положительного импульса на входной шине 10 выходные сигналы ни одного из логических элементов триггера не измен ютс .

8 момент начала импульса на входной шине 9 {при единичном сигнале на входной шине 10) на выходе элемента И-НЕ 1 по вл етс  нулевой сигнал, который формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 2, При этом на обоих входах элемента И-НЕ 6 оказываютс  единичные сигналы, что приводит к образованию на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 7. Осталм-ше сигналы логических элементов в момент начала импульса на входной шине 9 остаютс  неизменными.

В момент окончани  импульса на входной шине 9 (при единичном сигнале на входной шине 10) на выходе элемента И-НЁ 1 по вл етс  единичный сигнал, При этом на всех входах элементов И-НЕ 3 и 8 оказываютс  единичные сигналы, что определ ет по вление на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 3 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 4, а нулевой сигнал нз выходе элемента И-НЕ 8 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. На всех входах элемента И-НЕ 5 оказываютс  единичные сигналы, что определ ет по вление на выходе этого элемента нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 6. При этом на обоих входах

элемента И-НЕ 2 оказываютс  единичные сигналы, чго приводит к по влению на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на

выходе элемента И-НЕ 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончани  импульса на сходной шине 9 остаютс  неизменными.

Следует отметить, что произошло пере0 ключение триггера,

В момент окончани  единичного сигнала на входной шине 10 на выходе элемента И-НЕ 5 по вл етс  единичный сигнал. При этом на гзсех входах элементов И-НЕ 4 и 7

5 оказываютс  единичные сигналы, что приводит к по влению нулевых сигналов на выходах этих элементов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 8, а

0 нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 4 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончани  импульса на входной шине 10

5 остаютс  неизменными.

Следует отмстить, что произошло переключение триггера.

Таким образом, мы рассмотрели все возможные варианты, входных импульсов.

0 Переключение триггера происходит по заднему фронту входного импульса во всех случа х.

Если соединить входы 9 и 10 между собой (т.е. подать на входы 9-10 одинаковые

5 сигналы), то триггер будет работать в счетном режиме.

Триггер, построенный на элементах ИЛИ-ИЕ, будет работать аналогично.

На предпри тии были проведены иссле0 довани  триггеров, собранных по схемам основного и за вл емого дополнительного изобретений, Макеты собирались на микросхемах серии 533.

На персом этапе провер лась возмож5 ность попадани  триггеров в запрещенное состо ние. Дл  этого на входных шинах устанавливались неизменные сигналы логической единицы, а к выходам обоих триггеров подключались схемы определени 

0 запрещенных состо ний. Эти схемы состо ли их трех элементов И-НЕ, включенных по схеме И-ИЛИ. Нз выходе фиксировалось наличие на двух выходах триггеров (выходы элементов А и 8) одновременно либо логиче5 ских нулей, либо логических единиц. В макетах присутствовал источник мощных помех по цеп м питани . При этом выходы схем И-ИЛИ стробировались импульсами, поступающими в промежутке времени от- ключени  источника помех. Таким образом,

входами четвертого и седьмого элементов, второй вход п того элемента подключен ко второму входу устройства, выходы четвертого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства, введено дополнительное соединение выхода первого элемента с дополни- тельным входом п того элемента. Сопоставительный анализ с основным изобретением показывает, что за вл емый триггер отличаетс  наличием новой св зи, что соответствует критерию изобретени  новизна.

Сравнение свойств триггера по основному изобретению и за вл емого триггера показывает, что в за вл емом триггере про вл етс  новое свойство - полное отсутствие запрещенных состо ний, что позвол ет сделать вывод о соответствии критерию изобретени  существенные от- личи .

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема триггера.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы триггера, при этом номера диаграмм соответствуют номерам элементов , с выходов которых они снимаютс  или -дл  входных сигналов - номерам входных шин.

В качестве примера рассмотрена схема построени  на элементах И-НЕ, однако она может быть также построена на элементах ИЛИ-НЕ.

Все элементы триггера  вл ютс  стандартными ,

Триггер содержит элемент И-НЕ 1, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 2, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 3. выход которого соединен с первым входом эле- мента И-НЕ 4, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 6, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 1, второй вход которого соединен с первой входной шиной 9. а выход соединен с дополнительным входом элемента И-НЕ 5, второй вход которого соединен со второй входной шиной 10,

Устройство работает следующим образом . Пусть перед подачей положительных импульсов на входы 9 и 10 на выходе эле- мента И-НЕ б присутствует единичный сигнал . Нулевой сигнал на первой входной шине 9 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. Нулевой сигна на второй входной шине 10 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 5. На всех входах элементов t/1-ME 2 и 7 оказываютс  единичные сигналы, что определ ет по вление на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 2 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ б и формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 3. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 определ ет по вление единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 8. На обоих входах элемента И-НЕ 4 оказываютс  единичные сигналы, что определ ет по вление на его выходе нулевого сигнала. Таким образом, определены все сигналы на выходах элементов триггера перед подачей входных сигналов.

Следует отметить что в данном состо нии триггера, когда на выходе элемента И- НЕ 4 присутствует нулевой сигнал, сигнал на входе 10 не вли ет на работу триггера.

В момант начала импульса на входе 9 на выходе элемента И-НЕ 1 формируетс  нулевой сигнал, который определ ет по вление единичного сигнала на выходе элемента И- НЕ 2. При этом на обоих входах элемента И-НЕ б оказываютс  единичные сигналы, что приводит к по влению на его выходе нулевого сигнала, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 7. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент начала импульса на шине 9 остаютс  неизменными. В момент окончани  импульса на входной шине 9 на выходе элемента И-НЕ 1 по вл етс  единичный сигнал. При этом на всех входах элементов И-НЕ 3 и 8 оказываютс  единичные сигналы, что приводит к по влению на выходах этих элементов нулевых сигналов. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 3 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 4, а нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 8 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 1. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент окончани  импульса на входной шине 9 остаютс  неизменными.

Следует отметить, что произошло переключение триггера, и благодар  нулевому сигналу на выходе элемента И-НЕ 8 состо ние входа 9 не вли ет на работу триггера,

В момент начала импульса на входной шине 10 на выходе элемента И-НЕ 5 формируетс  нулевой сигнал, который определ ет по вление единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 6. При этом на обоих входах элемента И-НЕ 2 оказываютс  единичные сигналы, что приводит к по влению на его выходе кулевого сигнала, который, в свою

фиксировалось, не оказалс  ли какой-либо триггер в запрещенном состо нии (два логических нул  или две логические единицы на выходах) по окончании воздействи  мощной помехи. Импульсы, соответствующие нахождению каждого из триггеров в запрещенном состо нии, подсчитывались на специальных счетчиках. После воздействи  серии из четырехсот мощных помеховых сигналов триггер по основному изобрете- нию дважды оказалс  в запрещенном состо нии , в то врем  как е за вл емой схеме запрещенного состо ний не было зафиксировано .

На втором этапе исследований каждый триггер, включенный в счетном режиме искусственно устанавливалс  в запрещенное состо ние (путем установки на обоих выходах по внешнему сигналу - логической единицы). После сн ти  внешнего сигнала установки в запрещенное состо ние на счетный вход триггера (объединенные входные шины 9 и 10) подавалась последовательность импульсов. С помощью двухлучевого осциллографа фиксировалась способность триггеров делить частоту на два.

Триггер по основному изобретению при частоте входных с гналос до 0,2 МГц выходил из запрещенного состо ни  и продолжал работать. При частоте свыа е 0,4 МГц этот триггер не успевал выйти из запрещенного состо ни , полностью сбивалс  и прекращал работу в счетном режиме.

it

Фиг, 2

За вл емый триггер практичес; i: VPHOEJ., но выходит из запрещенного состо; и л  (с задержкой на одном логическом элементе) и уверенно функционировал в счетном режиме до 1,2 МГц. Сбои в его работе были полностью исключены.

Claims (1)

1. Таким образом, проведенные исследовани  полностью подтвердили повышение надежности работы триггера благодар  исключению запрещенных состо ний. Формула изобретени  Триггер, содержащий восемь логических элементов Й-НЕ (ИЛИ-НЕ), выход предыдущего элемента соединен с первым входом последующего, выход восьмого элемента соединен с первым входом первого элемента, второй вход которого подключен к первому входу устройства, а выход соединен с вторым входом Tpet ьего элемента, выход второго элемента соединен с вторым входом шестого элемента, выход которого подключен к второму входу второго элемента , второй вход седьмого элемента подключен к выходу п того элемента, второй вход которого подключен к второму входу устройства , выходы четер-ого и восьмого элементов соответственно подключены к первому и второму выходам устройства, выходы первого и п того элементов соответственно соединены с вторыми входами восьмо.о и четвертого элементов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости , выход первого элемента соединен с дополнительным входом п того элемента.