RU2743452C1 - Несимметричный триггер - Google Patents

Несимметричный триггер Download PDF

Info

Publication number
RU2743452C1
RU2743452C1 RU2020131145A RU2020131145A RU2743452C1 RU 2743452 C1 RU2743452 C1 RU 2743452C1 RU 2020131145 A RU2020131145 A RU 2020131145A RU 2020131145 A RU2020131145 A RU 2020131145A RU 2743452 C1 RU2743452 C1 RU 2743452C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
resistor
output
transistors
common bus
Prior art date
Application number
RU2020131145A
Other languages
English (en)
Inventor
Леонид Борисович Егоров
Владислав Борисович Прозоров
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2020131145A priority Critical patent/RU2743452C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2743452C1 publication Critical patent/RU2743452C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable
    • H03K3/2893—Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат - изобретение позволяет повысить быстродействие и экономичность несимметричного триггера и улучшить форму его выходных сигналов. Несимметричный триггер содержит первый и второй транзисторы одного типа проводимости, дополнительный третий транзистор другого типа проводимости, представляющий собой динамическую нагрузку для второго транзистора, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и шесть резисторов. Экономичность несимметричного триггера обеспечивается тем, что в статических режимах один из выходных транзисторов закрыт и сквозной ток, протекающий через них от шины питания к общей шине, близок к нулю. Быстродействие обеспечивается тем, что емкость нагрузки перезаряжается через малое сопротивление открытого транзистора при формировании как переднего, так и заднего фронтов выходного импульса. Это обстоятельство обеспечивает высокую крутизну фронтов выходного импульса, а малые сопротивления каналов открытых выходных транзисторов обеспечивают приближение уровней выходных сигналов к потенциалам шины питания и общей шине. 2 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и позволяет повысить быстродействие и экономичность несимметричного триггера, а также улучшить форму его выходных сигналов.
Известен формирователь импульсов (см. авторское свидетельство СССР №1721807, «Формирователь импульсов», О.В. Киселёв, опубликовано 23.03.92, БИ №11), содержащий в мостовом инверторе первый и второй p-n-p-транзисторы и первый и второй n-р-n-транзисторы, эмиттеры транзисторов одного типа проводимости соединены с одноименными шинами питания, коллекторы каждой пары транзисторов противоположного типа проводимости соединены с соответствующими выходными клеммами формирователя, первый и второй n-р-n-транзисторы, коллекторы которых соединены с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, базы соединены с первыми выводами третьего и четвертого резисторов соответственно, пятый, шестой, седьмой и восьмой резисторы, первые выводы которых соединены с базами соответствующих транзисторов мостового инвертора. Второй вывод третьего резистора соединен с входной клеммой формирователя. Второй вывод четвертого резистора соединен с коллектором первого n-p-n-транзисторы и вторыми выводами пятого и шестого резисторов. Вторые выводы первого и второго резисторов соединены с первой шиной питания, вторые выводы седьмого и восьмого резисторов соединены с коллектором второго n-р-n-транзисторы. Эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с шиной питания.
Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, так как при пологих фронтах входного сигнала шумы и наводки могут приводить к раздвоению фронтов выходного сигнала, что связано с отсутствием петли гистерезиса в передаточной характеристике формирователя.
Известен несимметричный триггер с эмиттерной связью (см. авторское свидетельство СССР №744922, «Несимметричный триггер», К.К. Нахтигаль и В.В. Снегирёв, опубликовано 30.06.80 г., БИ №24), выполненный на двух транзисторах одного типа проводимости с непосредственной связью между коллектором входного транзистора, содержащего в коллекторной и эмиттерной цепях резисторы, и базой выходного транзистора, включенного по схеме с общим коллектором. База входного транзистора через резистор подключена к шине питания. Между эмиттерами транзисторов включен вентильный элемент, например стабилитрон, в прямом включении для тока нагрузки, а эмиттерный резистор входного транзистора подключен к общей шине.
Недостатком данного устройства является противоречие между экономичностью устройства и его быстродействием, так как уменьшение сопротивления резистора в эмиттерной цепи выходного транзистора приводит к повышению быстродействия несимметричного триггера, но одновременно приводит к повышению потребляемого устройством тока. Кроме того, устройство не обеспечивает достаточного качества формы выходных импульсов. Верхний уровень формируемых импульсов значительно ниже напряжения питания из-за падения напряжения на резисторе в коллекторной цепи входного транзистора и на базо-эмиттерном переходе выходного транзистора. Нижний уровень значительно выше напряжения на общей шине из-за падения напряжения на резисторе в эмиттерной цепи выходного транзистора, что связано с протеканием тока через вентильный элемент. Задний фронт формируемого импульса растянут, так как происходит разряд емкости нагрузки через резистор в эмиттерной цепи выходного транзистора.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Решаемой технической задачей является создание экономичного несимметричного триггера, обладающего при этом высоким быстродействием и формирующего выходные импульсы с крутыми фронтами и уровнями, максимально приближенными к потенциалам шин питания.
Достигаемым техническим результатом является повышение экономичности, быстродействия и качества формы выходного импульса за счет введения динамической нагрузки для выходного транзистора в виде дополнительного комплементарного транзистора. Кроме того, для повышения быстродействия в одном из вариантов несимметричного триггера входной транзистор работает в режиме с общей базой.
Для достижения технического результата в несимметричный триггер, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора соединен с входом устройства, первые выводы второго и третьего резисторов подключены, соответственно, к коллектору первого и базе второго транзисторов, первый вывод четвертого резистора соединен с базой первого транзистора, новым является то, что дополнительно введены шестой резистор и третий транзистор другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания и через шестой резистор к его базе и второму выводу второго резистора, коллекторы второго и третьего транзисторов объединены и соединены с выходом устройства и вторым выводом четвертого резистора, базы первого и второго транзисторов соединены между собой через пятый резистор, второй вывод третьего резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к общей шине, эмиттер первого транзистора подключен к входу устройства или к общей шине, а второй вывод первого резистора соединен с общей шиной или с базой первого транзистора.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет улучшить форму выходного импульса и повысить экономичность и быстродействие несимметричного триггера за счет введения третьего транзистора другого типа проводимости, представляющего собой динамическую нагрузку для второго транзистора. Третий транзистор закрыт, когда открыт второй, и открыт, когда второй закрыт. Экономичность несимметричного триггера обеспечивается тем, что в статических режимах один из выходных транзисторов закрыт и сквозной ток, протекающий через них от шины питания к общей шине близок к нулю. Быстродействие обеспечивается тем, что емкость нагрузки перезаряжается через малое сопротивление открытого транзистора при формировании как переднего так и заднего фронтов выходного импульса. Это обстоятельство обеспечивает высокую крутизну фронтов выходного импульса, а малые сопротивления каналов открытых выходных транзисторов обеспечивают приближение уровней выходных сигналов к потенциалам шины питания и общей шине.
На фиг. 1 приведен вариант схемы несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общей базой, а на фиг. 2 - вариант схемы несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общим эмиттером.
Несимметричный триггер, содержит первый 1 и второй 2 транзисторы одного типа проводимости, шину питания 3 и общую шину 4, вход 5 и выход 6 устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора 7 соединен с входом устройства 5, первые выводы второго 8 и третьего 9 резисторов подключены, соответственно, к коллектору первого 1 и базе второго 2 транзисторов, первый вывод четвертого резистора 10 соединен с базой первого транзистора 1, шестой резистор 11 и третий транзистор 12 другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания 3 и через шестой резистор 11 к его базе и второму выводу второго резистора 8, коллекторы второго 2 и третьего 3 транзисторов объединены и соединены с выходом устройства 6 и вторым выводом четвертого резистора 10, базы первого 1 и второго 2 транзисторов соединены между собой через пятый резистор 13, второй вывод третьего резистора 9 соединен с коллектором первого транзистора 1, эмиттер второго транзистора 2 подключен к общей шине 4, эмиттер первого транзистора 1 подключен к входу устройства 5 или к общей шине 4, а второй вывод первого резистора 7 соединен с общей шиной 4 или с базой первого транзистора 1.
Несимметричный триггер (см. фиг. 1) работает следующим образом.
Если при подаче напряжения питания на шину питания 3 потенциал сигнала на входе устройства 5 равен потенциалу на общей шине 4, то несимметричный триггер может установиться в любое из двух состояния (нулевое, когда на выходе 6 устройства будет присутствовать сигнал логического нуля, или единичное, когда на выходе 6 устройства будет присутствовать сигнал логической единицы). Все зависит от случайных величин: разброса параметров первого и второго транзисторов и наличия помех с положительной или отрицательной амплитудой на входе 5 устройства.
Допустим, что несимметричный триггер при подаче напряжения питания установился в нулевое состояние. Второй транзистор 2 открыт, а первый 1 - закрыт. При этом потенциал базы первого транзистора 1 ниже потенциала базы второго транзистора 2 на величину падения напряжения на пятом резисторе 13, вызванного протеканием тока с шины питания 3 через шестой 11, второй 8, третий 9, пятый 13 и четвертый 10 резисторы и открытый второй транзистор 2 в общую шину 4. Падение напряжения на пятом резисторе 13 при нулевом состоянии несимметричного триггера рассчитывается по формуле:
ΔUR5(0)=IR5(0)⋅R5
где IR5(0) - ток, протекающий через пятый резистор при нулевом состоянии несимметричного триггера;
K5 - сопротивление пятого резистора.
Ток, протекающий через пятый резистор, рассчитывается по формуле:
IR5(0)=(Uпит-Uкэ)/(R6+R2+R3+R5+R4),
где Uпит - напряжение питания несимметричного триггера;
Uкэ - падение напряжения на открытом транзисторе;
R6, R2, R3, R5, R4 - сопротивления резисторов.
Для переключения несимметричного триггера в единичное состояние необходимо на его вход 5 подать напряжение на величину ΔUR5(0) ниже потенциала общей шины 4 (при допущении, что напряжения на базо-эмиттерных переходах первого 1 и второго 2 транзисторов равны). При этом, за счет действия положительных обратных связей с коллектора первого транзистора 1 через третий резистор 9 на базу второго транзистора 2 и с коллектора второго транзистора 2 через четвертый резистор 10 на базу первого транзистора 1, произойдет лавинообразное переключение несимметричного триггера в единичное состояние. В этом состоянии первый транзистор 1 открыт, а второй 2 - закрыт. При этом потенциал базы второго транзистора 2 ниже потенциала базы первого транзистора 1 на величину падения напряжения на пятом резисторе 13, вызванного протеканием тока с шины питания 3 через открытый третий транзистор 12 четвертый 10, пятый 13, третий 9 резисторы и открытый первый транзистор 1 в общую шину 4. Падение напряжения на пятом резисторе 13 при единичном состоянии несимметричного триггера рассчитывается по формуле:
ΔUR5(1)=IR5(1)⋅R5
где IR5(1) - ток, протекающий через пятый резистор при единичном состоянии несимметричного триггера;
K5 - сопротивление пятого резистора.
Ток, протекающий через пятый резистор, рассчитывается по формуле:
IR5(1)=(Uпит-2Uкэ)/(R4+R5+R3),
где Uпит - напряжение питания несимметричного триггера;
Uкэ - падение напряжения на открытом транзисторе;
R4, R5, R3 - сопротивления резисторов.
Для переключения несимметричного триггера в нулевое состояние необходимо на его вход 5 подать напряжение на величину ΔUR5(1) выше потенциала общей шины 4 (при допущении, что напряжения на базо-эмиттерных переходах первого 1 и второго 2 транзисторов равны). При этом, за счет действия положительных обратных связей с коллектора первого транзистора 1 через третий резистор 9 на базу второго транзистора 2 и с коллектора второго транзистора 2 через четвертый резистор 10 на базу первого транзистора 1, произойдет лавинообразное переключение несимметричного триггера в нулевое состояние.
Таким образом ширина петли Гистерезиса несимметричного триггера ΔUгист=ΔUR5(1)+ΔUR5(0). Верхний порог петли гистерезиса (напряжение срабатывания) располагается на ΔUR5(0). выше потенциала общей шины 4, а нижний порог (напряжение отпускания) - на ΔUR5(1) ниже потенциала общей шины 4. Если сигнал на вход 5 несимметричного триггера подается через коаксиальный кабель, то сопротивление первого резистора 7 должно быть равно волновому сопротивлению кабеля.
Вариант несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общим эмиттером, (см. фиг. 2) работает аналогично. Отличие заключается в том, что входной сигнал подается через первый резистор 7 на базу первого транзистора 1. Напряжение срабатывания несимметричного триггера находится на уровне Uбэ+ΔUR1(0) (где Uбэ - напряжение на базо-эмиттерном переходе первого транзистора 1 в момент его открывания, ΔUR1(0) - падение напряжения на первом резисторе 7 при нулевом состоянии несимметричного триггера в момент открывания первого транзистора 1. Напряжение отпускания несимметричного триггера находится на уровне Uбэ - ΔUR1(0) (где Uбэ - напряжение на базо-эмиттерном переходе первого транзистора 1 в момент его закрывания, ΔUR1(1) - падение напряжения на первом резисторе 7 при единичном состоянии несимметричного триггера в момент закрывания первого транзистора 1. Таким образом, в сравнении с предыдущим вариантом, уровни напряжений срабатывания и отпускания подняты над потенциалом общей шины 4 на величину Uбэ. Ширина петли гистерезиса зависит от сопротивления первого резистора 7 и может регулироваться изменением этого сопротивления.
Оба варианта несимметричного триггера преобразуют уровни входных сигналов в уровни, пригодные для подачи на входы КМОП-микросхем. При этом первый вариант (см. фиг. 1) инвертирует преобразуемые сигналы, а второй вариант (см. фиг. 2) преобразует сигналы без инверсии.
Проведено макетирование несимметричного триггера с использованием транзисторов КТ3102А, КТ3107А и резисторов серии С2-33Н. Проведено так же математическое моделирование с помощью программы АРС-Модель. Схема несимметричного триггера использована в составе автоматизированного рабочего места по контролю электрических величин электронных приборов в качестве приемника логических сигналов, передаваемых по коаксиальному кабелю. Указанные работы подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.

Claims (1)

  1. Несимметричный триггер, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора соединен с входом устройства, первые выводы второго и третьего резисторов подключены соответственно к коллектору первого и базе второго транзисторов, первый вывод четвертого резистора соединен с базой первого транзистора, отличающийся тем, что дополнительно введены шестой резистор и третий транзистор другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания и через шестой резистор к его базе и второму выводу второго резистора, коллекторы второго и третьего транзисторов объединены и соединены с выходом устройства и вторым выводом четвертого резистора, базы первого и второго транзисторов соединены между собой через пятый резистор, второй вывод третьего резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к общей шине, эмиттер первого транзистора подключен к входу устройства или к общей шине, а второй вывод первого резистора соединен с общей шиной или с базой первого транзистора.
RU2020131145A 2020-09-22 2020-09-22 Несимметричный триггер RU2743452C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131145A RU2743452C1 (ru) 2020-09-22 2020-09-22 Несимметричный триггер

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131145A RU2743452C1 (ru) 2020-09-22 2020-09-22 Несимметричный триггер

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743452C1 true RU2743452C1 (ru) 2021-02-18

Family

ID=74666307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131145A RU2743452C1 (ru) 2020-09-22 2020-09-22 Несимметричный триггер

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743452C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2854589A (en) * 1953-08-15 1958-09-30 Emi Ltd Trigger circuits and shifting registers embodying trigger circuits
US2991373A (en) * 1955-02-01 1961-07-04 Philips Corp Device comprising an asymmetrical transistor trigger circuit and two input networks
SU744922A1 (ru) * 1975-12-23 1980-06-30 Предприятие П/Я В-2655 Несимметричный триггер
SU1137571A1 (ru) * 1981-07-27 1985-01-30 Предприятие П/Я В-2472 Триггер Шмидта
SU1338014A1 (ru) * 1986-03-12 1987-09-15 Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Противовоздушной Обороны Триггер-формирователь
SU1721807A1 (ru) * 1989-10-12 1992-03-23 Конструкторское бюро Красноярского завода телевизоров Формирователь импульсов

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2854589A (en) * 1953-08-15 1958-09-30 Emi Ltd Trigger circuits and shifting registers embodying trigger circuits
US2991373A (en) * 1955-02-01 1961-07-04 Philips Corp Device comprising an asymmetrical transistor trigger circuit and two input networks
SU744922A1 (ru) * 1975-12-23 1980-06-30 Предприятие П/Я В-2655 Несимметричный триггер
SU1137571A1 (ru) * 1981-07-27 1985-01-30 Предприятие П/Я В-2472 Триггер Шмидта
SU1338014A1 (ru) * 1986-03-12 1987-09-15 Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Противовоздушной Обороны Триггер-формирователь
SU1721807A1 (ru) * 1989-10-12 1992-03-23 Конструкторское бюро Красноярского завода телевизоров Формирователь импульсов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4845386A (en) Bi-MOS logic circuit having a totem pole type output buffer section
EP0463854A1 (en) Clocked driver circuit
JPH0715308A (ja) パワーオンリセット回路
CA1047602A (en) Voltage level conversion circuit
KR890017875A (ko) 마스터-슬레이브 플립플롭회로
JPH04287519A (ja) 交流結合相補形プル・アップ及びプル・ダウン回路
RU2710937C1 (ru) Триггерный логический элемент ИЛИ-НЕ
RU2743452C1 (ru) Несимметричный триггер
CN113114194B (zh) 氮化镓功率器件栅驱动电路
US3509362A (en) Switching circuit
CN212135942U (zh) 一种带电磁线圈检测的蜂鸣器驱动电路
JPS61127226A (ja) エミツタ結合ロジツク回路
US5068550A (en) ECL-TTL signal level converter
US3789241A (en) Electronic pulse amplifier circuits
JPH01130616A (ja) シュミットトリガ回路
JPH0482319A (ja) 論理回路
US3597626A (en) Threshold logic gate
US3459970A (en) Timing network
JPS6012352Y2 (ja) プッシュプル型ゲ−ト回路
RU2782474C1 (ru) Логический элемент троичной транзисторно-транзисторной логики
JPS6151447B2 (ru)
JPS635297Y2 (ru)
JPH01218211A (ja) 基準電圧発生回路
JP2729379B2 (ja) 論理回路
JPH0715301A (ja) 遅延回路