RU2146415C1 - Flip-flop with three stable states and common output - Google Patents

Flip-flop with three stable states and common output Download PDF

Info

Publication number
RU2146415C1
RU2146415C1 RU98118279A RU98118279A RU2146415C1 RU 2146415 C1 RU2146415 C1 RU 2146415C1 RU 98118279 A RU98118279 A RU 98118279A RU 98118279 A RU98118279 A RU 98118279A RU 2146415 C1 RU2146415 C1 RU 2146415C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trigger
transistors
conductivity
transistor
output
Prior art date
Application number
RU98118279A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.А. Солнцев
Original Assignee
Солнцев Борис Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Солнцев Борис Александрович filed Critical Солнцев Борис Александрович
Priority to RU98118279A priority Critical patent/RU2146415C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2146415C1 publication Critical patent/RU2146415C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: pulse electronics for automatic control systems. SUBSTANCE: input trigger pulses build up potential across common output whose polarity depends on that of trigger pulse and zero potential set up across input interrupts output pulse and resets flip-flop to initial state with output voltage equal to zero. Flip-flop has two parallel- connected switches whose transistors 1,2 are of different polarity of conductivity and their collectors are combined and form common output with respect to ground point of two series-connected power supplies. Upon termination of trigger pulse action output voltage is saved due to positive feedback circuit connected in parallel with switches. It is set up of two amplifiers whose series-connected transistors 3 and 4 are of different polarity of conductivity and their interconnected emitters are grounded through low-value common resistor. EFFECT: provision for eliminating false information during turn-on period and indicating not only signal but also its polarity. 17 dwg

Description

Изобретение относится к технике автоматического управления производственными процессами и может быть использовано при создании устройств импульсной техники в качестве переключающих, счетных, пороговых и запоминающих элементов, а также для хранения и обработки двоичной информации в цифровой технике. The invention relates to techniques for the automatic control of production processes and can be used to create pulsed devices as switching, counting, threshold and memory elements, as well as for storing and processing binary information in digital technology.

Известны триггерные системы - электронные устройства, обладающие двумя состояниями устойчивого равновесия, способные длительно находиться в одном из них и чередовать их под воздействием внешних управляющих сигналов. Known trigger systems are electronic devices having two states of stable equilibrium, capable of being in one of them for a long time and alternating them under the influence of external control signals.

Триггерные системы весьма разнообразны, но различия связаны со схемами управления работой устройств, а собственно сам триггер, лежащий в основе системы, представляет собой обычный триггер RS, имеющий два входа и два выхода. Его простейший вариант - статический RS-триггер [1] выберем в качестве прототипа. Он представляет собой два параллельно соединенных транзисторных ключа, охваченных перекрестной положительной обратной связью так, что если один транзистор находится в проводящем состоянии и насыщен, второй транзистор обязательно закрыт. Такое состояние устанавливается под действием на входе триггера запускающих импульсов: если на одном из входов действует запускающий импульс, вызывающий появление на одном из выходов напряжение высокого уровня, то этот вход называют прямым, в отличие от обратного, запускающий импульс на котором вызывает появление напряжения высокого уровня на втором (инверсном) выходе. Появление напряжения высокого уровня на одном из выходов обязательно сопровождается исчезновением его на другом и поэтому значение напряжения на втором выходе не несет никакой новой информации. Поэтому обычно используется только один выход, напряжение на котором меняется в зависимости от того, на каком входе появляется запускающий импульс, от нуля до напряжения источника. Trigger systems are very diverse, but the differences are associated with the control circuits of the operation of the devices, and the trigger itself, which is the basis of the system, is an ordinary RS trigger with two inputs and two outputs. Its simplest option is a static RS-trigger [1], we will choose as a prototype. It consists of two transistor switches connected in parallel, covered by cross-positive feedback, so that if one transistor is in a conducting state and is saturated, the second transistor must be closed. This state is established under the action of triggering pulses at the input of the trigger: if a triggering pulse acts on one of the inputs, causing a high level voltage to appear on one of the outputs, then this input is called direct, unlike the reverse, a triggering pulse on which causes a high level voltage at the second (inverse) output. The appearance of a high level voltage at one of the outputs is necessarily accompanied by its disappearance at the other and therefore the voltage value at the second output does not carry any new information. Therefore, usually only one output is used, the voltage at which varies depending on which input the triggering pulse appears from from zero to the source voltage.

По окончании действия запускающего импульса триггер остается в том состоянии, которое вызвано запускающим импульсом. Эту способность сохранять полученную информацию называют памятью. Если одно состояние принять за 1, а другое за 0, то можно считать, что триггер хранит записанную в двоичном коде информацию. At the end of the action of the trigger pulse, the trigger remains in the state that is caused by the trigger pulse. This ability to store received information is called memory. If one state is taken as 1, and the other as 0, then we can assume that the trigger stores information recorded in binary code.

Наличие двух раздельных входов и двух выходов осложняет электрическую схему триггерного устройства и затрудняет выполнение электрических связей с другими элементами устройства в целом. Но главный недостаток такого триггера заключается в том, что он не может находиться в нейтральном состоянии. В силу несимметрии, всегда имеющейся в схеме, триггер сразу после включения скатывается в одно из двух устойчивых состояний и выдает ложный сигнал на выходе без воздействия запускающего импульса. Наконец, входы и выходы гальванически связаны между собой и возможно возникновение электрической связи между ними. The presence of two separate inputs and two outputs complicates the electrical circuit of the trigger device and complicates the implementation of electrical connections with other elements of the device as a whole. But the main drawback of such a trigger is that it cannot be in a neutral state. Due to the asymmetry always present in the circuit, the trigger immediately after switching on rolls into one of two stable states and gives a false signal at the output without the action of a triggering pulse. Finally, the inputs and outputs are galvanically coupled to each other and electrical communication between them is possible.

Цель изобретения заключается в создании триггера, обладающего тремя устойчивыми состояниями и способного чередовать эти состояния под воздействием нулевого напряжения, запускающих импульсов противоположной полярности, поступающих на один вход так, что нулевое напряжение возвращает триггер в исходное состояние с выходным напряжением, равным нулю, а запускающие импульсы противоположной полярности вызывают появление на том же выходе напряжения также противоположной полярности. The purpose of the invention is to create a trigger that has three stable states and is able to alternate these states under the influence of zero voltage, triggering pulses of opposite polarity coming to one input so that zero voltage returns the trigger to its original state with an output voltage equal to zero, and trigger pulses opposite polarity cause the appearance of the same output voltage also opposite polarity.

Триггер такого типа не дает ложной информации при включении, позволяет снять устаревшую информацию, фиксирует не только факт появления сигнала на входе, но и его признак, например, знак (+) или (-). A trigger of this type does not give false information when it is turned on, it allows you to remove outdated information, it captures not only the fact that a signal appears at the input, but also its sign, for example, the sign (+) or (-).

Принципиальная электрическая схема триггера показана на фиг. 1. The circuit diagram of the trigger is shown in FIG. 1.

Триггер образован двумя параллельными основными ветвями ab и cd, каждая из которых представляет транзисторный ключ и содержит транзистор и коллекторный резистор T1Rк1 и T2Rк2. Ветви питаются от двух последовательно включенных источников напряжения E, имеющих заземленную общую точку O.The trigger is formed by two parallel main branches ab and cd, each of which represents a transistor switch and contains a transistor and a collector resistor T 1 R k1 and T 2 R k2 . The branches are powered by two series-connected voltage sources E having a grounded common point O.

Транзисторы основных ветвей имеют разный тип проводимости p-n-p и n-p-n. Их коллекторы соединены и образуют общий выход устройства. Transistors of the main branches have different types of conductivity p-n-p and n-p-n. Their collectors are connected and form a common output of the device.

Параллельно основным ветвям включена добавочная ветвь положительной обратной связи MN. Она представляет собой два последовательно включенных усилителя на транзисторах T3 и T4 разного типа проводимости. Эмиттеры усилителей соединены между собой и заземлены через сопротивление R, базы соединены между собой и общей точкой коллекторов транзисторов основных ветвей. Коллекторные нагрузки усилителей образованы двумя последовательно соединенными резисторами R'3R''3 и R'4R''4. Их общая точка соединена с базой того транзистора основной цепи, который имеет противоположный тип проводимости по отношению к проводимости транзистора, образующего усилитель.Parallel to the main branches, an additional branch of positive feedback MN is included. It consists of two series-connected amplifiers on transistors T 3 and T 4 of different types of conductivity. Amplifiers emitters are interconnected and grounded through resistance R, the bases are interconnected and the common point of the collectors of transistors of the main branches. The collector loads of the amplifiers are formed by two series-connected resistors R ' 3 R'' 3 and R' 4 R '' 4 . Their common point is connected to the base of the transistor of the main circuit, which has the opposite type of conductivity with respect to the conductivity of the transistor forming the amplifier.

Для описания работы предлагаемого устройства воспользуемся его упрощенной схемой (фиг. 2). В отличие от принципиальной схемы (фиг. 1) она содержит только основные ветви, представляющие собой два параллельных транзисторных ключа с соединенными в точке O' коллекторами транзисторов T1 и T2. Для простоты будем считать, что характеристики транзисторов T1 и T2 идентичны и отличаются только направлениями тока и напряжения.To describe the operation of the proposed device, we use its simplified scheme (Fig. 2). Unlike the circuit diagram (Fig. 1), it contains only the main branches, which are two parallel transistor switches with transistor collectors T 1 and T 2 connected at the point O '. For simplicity, we assume that the characteristics of the transistors T 1 and T 2 are identical and differ only in the directions of current and voltage.

В симметричной системе, имеющей Rк1= Rк2, при равновесии Iк1=Iк2; Uк1= Uк2 и потенциал в точке О равен нулю, и выходное напряжение

Figure 00000002

Транзисторные ключи принято рассматривать используя их нагрузочные прямые. Они представляют собой зависимость тока от напряжения при выбранных значениях напряжения источника питания и сопротивления коллекторного резистора [2], изображенную на поле статических характеристик транзистора. На фиг. За показана нагрузочная прямая для транзистора n-p-n, включенного как показано на фиг. 3в.In a symmetric system having R k1 = R k2 , at equilibrium I k1 = I k2 ; U к1 = U к2 and the potential at the point О is equal to zero, and the output voltage
Figure 00000002

Transistor switches are commonly considered using their load lines. They represent the dependence of current on voltage for selected values of the voltage of the power source and the resistance of the collector resistor [2], shown in the field of static characteristics of the transistor. In FIG. The load line for the npn transistor connected as shown in FIG. 3c.

Нагрузочная прямая транзистора p-n-p отличается только направлением токов и напряжений. Она показана на фиг.Зв. The load line of the p-n-p transistor differs only in the direction of currents and voltages. It is shown in FIG.

Для рассматриваемого случая, когда питание ключей осуществляется от двух последовательно соединенных источников напряжения E с заземленной общей точкой, нагрузочные прямые получаются путем сдвига нагрузочных прямых на величину Е на оси напряжений и величину E/2R по токовой оси, как показано на фиг. 3с и 3d. For the case under consideration, when the keys are powered from two series-connected voltage sources E with a grounded common point, load lines are obtained by shifting the load lines by the value of E on the voltage axis and the value of E / 2R along the current axis, as shown in FIG. 3c and 3d.

Нагрузочная прямая всего устройства получается в результате объединения нагрузочных прямых основных ветвей. Нагрузочные прямые ветвей ab и cd совпадают и образуют единую нагрузочную прямую, показанную на фиг.4. В каждый момент состояние устройства соответствует точке, лежащей на нагрузочной прямой. Эта точка в зависимости от напряжения на базах транзисторов передвигается на участке между точками B и C. Например, точка A соответствует равновесию, напряжение в точке O' и ток равны нулю. The load line of the entire device is obtained by combining the load lines of the main branches. The load straight lines of the branches ab and cd coincide and form a single load straight line, shown in figure 4. At each moment, the state of the device corresponds to a point lying on the load line. This point, depending on the voltage at the bases of the transistors, moves in the area between points B and C. For example, point A corresponds to equilibrium, the voltage at point O 'and the current are zero.

В крайних точках B и C один транзистор находится в состоянии насыщения, другой в состоянии отсечки тока. Например, в точке B транзистор T1 проводит ток и насыщен, а T2 закрыт. В точке C насыщен T2, a T1 находится в состоянии отсечки.At the extreme points B and C, one transistor is in a saturation state, the other in a current cutoff state. For example, at point B, the transistor T 1 conducts current and is saturated, and T 2 is closed. At point C, T 2 is saturated, and T 1 is in the cutoff state.

Все точки на нагрузочной прямой BC являются неустойчивыми и если под действием кратковременного запускающего импульса на базе одного из транзисторов устройство оказывается в состоянии одной из таких точек, после прекращения действия импульса состояние меняется. All points on the load line BC are unstable and if, under the action of a short-term triggering pulse on the basis of one of the transistors, the device is in the state of one of these points, after the termination of the pulse, the state changes.

Для фиксирования состояния в точках B и C служит ветвь положительной обратной связи MN. To fix the state at points B and C, the positive feedback branch MN is used.

Если, например, под действием запускающего импульса схема оказалась в точке B, где транзистор T1 насыщен, а транзистор T2 заперт, напряжение в точке O' превышает ноль, а на базах транзисторов T3 и T4 соединены вместе, появляется положительное напряжение. Оно открывает транзистор T3 и по его коллекторному резистору R3 = R'3 + R''3 протекает ток, создавая на R'3 напряжение насыщения на базе T1. Это напряжение существует как угодно долго, поскольку в результате положительной обратной связи транзистор T3 открыт за счет падения напряжения на Rк1, а ток через резистор Rк1 обеспечивается напряжением на R'3.If, for example, under the action of a triggering pulse, the circuit is at point B, where the transistor T 1 is saturated and the transistor T 2 is locked, the voltage at O 'exceeds zero, and at the bases of transistors T 3 and T 4 are connected together, a positive voltage appears. It opens the transistor T 3 and a current flows through its collector resistor R 3 = R ' 3 + R'' 3 , creating a saturation voltage on R' 3 based on T 1 . This voltage exists for as long as you want, because as a result of positive feedback, the transistor T 3 is open due to a voltage drop on R k1 , and the current through the resistor R k1 is provided by a voltage on R ' 3 .

Транзистор T2, так же как транзистор T4, во время работы транзисторов T1 и T3 находится в состоянии отсечки. Эмиттеры транзисторов T3 и T4 соединены с землей через резистор R, сопротивление которого составляет величину порядка сотни ом. Он стабилизирует состояние, делая его более устойчивым, и ограничивает напряжение на базах T3 и T4, которое равно

Figure 00000003
B состоянии равновесия ток через резистор R не протекает и эмиттеры T3T4 имеют потенциал Земли.The transistor T 2 , like the transistor T 4 , is in the cut-off state during the operation of the transistors T 1 and T 3 . The emitters of transistors T 3 and T 4 are connected to earth through a resistor R, the resistance of which is of the order of hundreds of ohms. It stabilizes the state, making it more stable, and limits the voltage at the bases of T 3 and T 4 , which is equal to
Figure 00000003
In equilibrium, no current flows through resistor R and emitters T 3 T 4 have Earth potential.

Для перевода устройства в противоположное состояние, в точку C, необходимо на вход подать запускающий импульс отрицательной полярности. Он запирает транзистор T3 и одновременно открывает транзисторы T4 и T2. Процесс идет в обратной последовательности.To transfer the device to the opposite state, to point C, it is necessary to apply a trigger pulse of negative polarity to the input. It locks the transistor T 3 and simultaneously opens the transistors T 4 and T 2 . The process goes in reverse order.

В состоянии, соответствующем точке B, выходное напряжение Uвых = UOO' положительно и амплитуда его почти достигает (+ E), для точки C это напряжение близко к (-E).In the state corresponding to point B, the output voltage U o = U OO 'is positive and its amplitude almost reaches (+ E), for point C this voltage is close to (-E).

Запуск триггера и его опрокидывание могут осуществляться путем подачи запускающих импульсов на соединенные базы транзисторов T3 и T4 или подачи их непосредственно на базы транзисторов T1 и T2. Второй вариант осуществляет раздельный запуск, при котором связь между входом и выходом отсутствует.Trigger triggering and its overturning can be carried out by supplying triggering pulses to the connected bases of transistors T 3 and T 4 or feeding them directly to the bases of transistors T 1 and T 2 . The second option performs a separate start, in which there is no connection between the input and output.

При включении питания напряжение на выходе триггера UOO' устанавливается равным нулю и это состояние равновесия устойчиво. Оно сохраняется до прихода в точку O' запускающего импульса. Положительный запускающий импульс вызывает появление тока в коллекторной цепи транзистора T3. Протекание этого тока по коллекторному резистору R'3 создает на нем напряжение, поступающее на базу T1 и открывающее его. Возникающий ток транзистора T1 создает в результате падение напряжения на Rк1. Это напряжение UOO' и является выходным.When the power is turned on, the voltage at the output of the trigger U OO 'is set to zero and this equilibrium state is stable. It persists until the trigger pulse arrives at point O '. A positive trigger pulse causes a current to appear in the collector circuit of the transistor T 3 . The flow of this current through the collector resistor R ' 3 creates a voltage on it, supplied to the base T 1 and opens it. The resulting current of the transistor T 1 results in a voltage drop across R k1 . This voltage is U OO ' and is the output.

Отрицательный запускающий импульс вызывает появление выходного напряжения противоположного знака. Если при наличии выходного напряжения точку O' заземлить, ток в транзисторах T3 и T4 прекратится, транзисторы T1 и T2 станут также непроводящими и схема возвратится в исходное состояние.A negative trigger pulse causes an output voltage of the opposite sign. If the point O 'is grounded when there is an output voltage, the current in the transistors T 3 and T 4 will stop, the transistors T 1 and T 2 will also become non-conductive and the circuit will return to its original state.

Триггер может быть использован и в устройствах троичной системы счисления, но общая точка источников O должна быть изолирована от Земли всего устройства в целом. The trigger can also be used in devices of the ternary number system, but the common point of sources O must be isolated from the Earth of the entire device as a whole.

Источники информации
1. Зельдин Б.А. Триггеры. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 6, рис. 2а.
Sources of information
1. Zeldin B.A. Triggers - M.: Energoatomizdat, 1983, p. 6, Fig. 2a.

2. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М. : Энергия, 1977, стр.460. 2. Stepanenko I.P. Fundamentals of the theory of transistors and transistor circuits. - M.: Energy, 1977, p. 460.

Claims (1)

Триггер с тремя устойчивыми состояниями и общим выходом, образованный двумя параллельными основными ветвями, каждая из которых представляет собой транзисторный ключ и содержит транзистор с коллекторным резистором, питающимися от двух последовательно соединенных источников напряжения, общая точка которых заземлена, отличающийся тем, что в основных ветвях использованы транзисторы с разным типом проводимости, коллекторы которых соединены и образуют общий выход триггера по отношению к земле, параллельно основным ветвям включена ветвь положительной обратной связи, представляющая собой два последовательно включенных усилителя на транзисторах разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой и заземлены через резистор, базы соединены между собой и общей точкой коллекторов транзисторов основных ветвей, их коллекторные нагрузки образованы двумя последовательно соединенными резисторами каждая, а общая точка резисторов соединена с базой того транзистора основных ветвей, который имеет противоположный тип проводимости по сравнению с проводимостью транзистора усилителя. A trigger with three stable states and a common output, formed by two parallel main branches, each of which is a transistor switch and contains a transistor with a collector resistor, powered by two series-connected voltage sources, the common point of which is grounded, characterized in that the main branches are used transistors with different types of conductivity, the collectors of which are connected and form a common trigger output with respect to the ground, a branch of n is connected in parallel with the main branches positive feedback, which is two series-connected amplifiers on transistors of different types of conductivity, the emitters of which are interconnected and grounded through a resistor, the bases are interconnected with a common point of the collectors of transistors of the main branches, their collector loads are formed by two series-connected resistors each, and the common the point of the resistors is connected to the base of the transistor of the main branches, which has the opposite type of conductivity compared to the conductivity of the trans Stora amplifier.
RU98118279A 1998-10-07 1998-10-07 Flip-flop with three stable states and common output RU2146415C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98118279A RU2146415C1 (en) 1998-10-07 1998-10-07 Flip-flop with three stable states and common output

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98118279A RU2146415C1 (en) 1998-10-07 1998-10-07 Flip-flop with three stable states and common output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2146415C1 true RU2146415C1 (en) 2000-03-10

Family

ID=20211043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98118279A RU2146415C1 (en) 1998-10-07 1998-10-07 Flip-flop with three stable states and common output

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2146415C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689199C1 (en) * 2018-02-21 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Flip-flop on transistors of opposite conductivity type
RU2734428C1 (en) * 2020-02-03 2020-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Trigger two-stage d trigger on field-effect transistors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АРЕФЬЕВ А.А. и др. Радиотехнические устройства на транзисторных эквивалентах p - n - p - n структуры. - М.: Радио и связь, 1982, с. 38, рис.2.9. *
БУДИНСКИЙ Ярослав. Транзисторные переключающие схемы. - М.: Связь, 1965, с. 355, рис. 263 б). *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689199C1 (en) * 2018-02-21 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Flip-flop on transistors of opposite conductivity type
RU2734428C1 (en) * 2020-02-03 2020-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Trigger two-stage d trigger on field-effect transistors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2831987A (en) Transistor binary comparator
EP0511711A2 (en) Programmable combinational logic circuit
US3617771A (en) Differential switching system for switching low-level signals
US2930907A (en) Transistor bistable circuit
US3183373A (en) High frequency high speed switching circuits
RU2146415C1 (en) Flip-flop with three stable states and common output
US3048715A (en) Bistable multiar
US2944166A (en) Bistable trigger circuit
US3593035A (en) Marginal switching arrangement
US3015734A (en) Transistor computer circuit
US3184609A (en) Transistor gated switching circuit having high input impedance and low attenuation
US3515904A (en) Electronic circuits utilizing emitter-coupled transistors
US3183364A (en) Electronic single pole-double throw switch
US3116425A (en) Bistable stages having negative resistance diodes and inductors
US3021436A (en) Transistor memory cell
US3129336A (en) Matrix switch
US3250921A (en) Bistable electric device
US3354325A (en) Bistable electronic circuit having oscillatory and non-oscillatory stable states
RU1798911C (en) Analog commutator
US3207929A (en) Bistable tunnel diode and steering circuit
US3037128A (en) Passive element binary circuit gate
US3240955A (en) Bistable electronic circuit having oscillatory and non-oscillatory stable states
US3506850A (en) Amplifier with binary output
US3017523A (en) Transistor exclusive-or circuit with gain
SU450367A1 (en) Bridge trigger