SU1370732A1 - RS-триггер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в интегральных схемах. Целью изобретени   вл етс  уменьшение потребл емой мощности. Предложенный RS/3 триггер содержит шесть транзисторов 1-6 первого типа проводимости, входы 7 и 8, выходы 9 и 10, транзисторы II и 12 второго типа проводимости, щину 13 питани , транзисторы 14 и 15 второго типа проводимости, транзисторы 16 и 17 первого типа проводимости , дополнительные вькоды 18 и 19. Предложенный триггер может быть изготовлен по планарной или тонкопленоч- ной технологии. При этом он наиболее перспективен дл  применени  в сверхбольших цифровых БИС с минимальными геометрическими размерами вентилей, где особенно важно уменьшить величину энергии потреблени . 1 табл.1 ил. (Л W со о -vj OQ 1C

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в микромощных интегральных схемах

Целью изобретени   вл етс  уменьшение потребл емой мощности.

На чертеже изображена электрическа  схема устройства.

RS-триггер содержит шесть транзисторов 1 - 6 первого типа проводимое- ти, базы транзисторов 1 и 2 соединены соответственно с первым 7 и вторым 8 входами, эмиттеры - соответственно с базами транзисторов 3 и 4, эмиттеры которых соединены с общей Ш1ШОЙ, а коллекторы подключены соответственно к базам транзисторов 5 и 6, коллекторы которых соединены соответственно с первым 9 и вторым 10 выходами и подключены соответственно к коллекторам седьмого 11 и восьмого 12 транзисторов второго типа проводимости , эмиттеры которых соединены с шиной 13 питани , коллекторы транзисторов 1 и 2 соединены соответст- венно с базами дев того 14 и дес тог 15 тра1нзисторов второго типа проводимости , эмиттеры одиннадцатого 16 и двенадцатого 17 транзисторов первого типа проводимости соединены с общей шиной, базы подключены соответственно к эмиттерам транзисторов 5 и 6, коллекторы соединены соответственно с первым 18 и вторым 19 дополнительными выходами и подключены соответственно с коллектором транзисторов 14 и 15, эмиттеры которых соединены соответственно с базами транзисторов II и 12, а базы подключены соответственно к коллекторам транзисторов 6 и 5, базы которых соединены соответственно с коллекторами транзисторов 16 и 17.

В таблице представлены возможные логические состо ни  на входах и вы- ходах устройства.

RS-триггер работает следующим образом .

Пусть на входы 7 и В поступают низкие уровни напр жени  лог,О (см. таблицу). Тогда транзисторы 1, 3 и 2, 4 будут находитьс  в закрытом состо нии , а значит не будут вли ть на состо ни  остальных транзисторов 5,6, 11,12,14,15,16 и 17, Таким образом, на выходах 9 и 18 будет произвольное состо ние и иьгаерсное ему - X - на выходах 10 и 19,

5 0 5 0 з 0

5

0

5

Если на вход 7 поступает уровень лог. 1 , а на вход В - уровень лог,О, то независимо от предыдущего состо ни  RS-триггера на выходах 9 и 18 установитс  высокий уровень лог.1, а на выходах 10 и 19 - низкий уровень лог.О напр жени . При этом транзисторы 1,3,14,11,6 и 17 будут открыты, а транзисторы 15,16,2,4,15 и 12 - закрыты. Состо ние лог.1 на выходе 9 обеспечиваетс  током открытого транзистора 11, в то врем  как состо ние ЛОГ.1 на выходе 18  вл етс  потенциальным , поскольку ток коллектора транзистора 14 значительно меньше тока коллектора транзистора 11, Аналогично состо ние лог.О на выходе 19 также обеспечиваетс  током коллектора транзистора 17, в то врем  как состо ние лог.О на выходе 10 током не обеспечиваетс , поскольку ток коллектора транзистора 6 значительно меньше тока коллектора транзистора 17.

Если на вход 7 поступает уровень лог,О, а на вход 8 - уровень лог,I, тогда независимо от предыдущего состо ни  RS-триггера на выходах 9 и 18 будет низкий уровень напр жени  лог,О, а на выходах 10 и 19 - высокий уровень напр жени  лог,1. При этом транзисторы 5, 16, 2, 4, 15 и 12 будут открыты, а транзисторы 1, 3, 14, 11, 6 и 17- закрыты. Состо ние лог.О на выходе 18 обеспечиваетс  током транзистора 16, а состо ние лог,О на выходе 9 не обеспечиваетс  током. Аналогично состо ние лог,1 на выходе 10 также обеспечиваетс  током открытого транзистора 12, а состо ние лог,1 на выходе 19  вл етс  потенциальным.

При поступлении на оба входа 7 и 8 высоких уровней напр жени  лог,I открьшаютс  все транзисторы, вход щие в схему устройства. На выходах 9, 18 и 10, 19 взаимно противоположные состо ни , тогда как на выходах 18 и 19, а также 9 и 10 состо ни  совпадают. Такое состо ние дл  RS- триггера должно быть запрещенным, поскольку после его сн ти  на всех выходах устанавливаетс  неопределенное и непредсказуемое состо ние.

В режиме переключени  из одного логического состо ни  в другое исключена ситуаци  прохождени  сквозного тока как через мощные транзисторы 16, 11 или 17, 12, а также при принудительном переключении через транзисторы 3, 12 и 4, 11. Это в значительной мере уменьшает потребление энергии устройством при переключении . Предлагаемое устройство имеет минимальное потребление энергии по своим управл ющим входам 7 и 8, поскольку все дополнительные транзисторы включены по схеме Дарлингтона , т.е. по существу инверторы управл ютс  практически потенциалами, как и МДП-транзисторы, только величина пороговых напр жений здесь жестко стабилизирована. К напр жению питани  V(шина 13) предъ вл етс 

С L.

требование, чтобы оно находилось в диапазоне

(V,,+V,p) - V,,. 4 ,84В,

де V

, р

лор

пороговые напр жени  транзисторов , раздел ющие экспоненциальные и полиномиальные участки БАХ; ширина запрещенной зоны в полупроводнике, из которого изготовлены все

(cf

ДОР

4,21 В

транзисторы дл  Si).

В предлагаемом устройстве реализована функци  расщеплени  выходных напр жений, которые могут обеспечиватьс  токами открытых транзисторов или нет. Например, к выходам 9 и 10 можно подключать базы транзисторов первого типа проводимости, а к выходам 18 и 19 можно подключать базы транзисторов с вторым типом проводимости .

RS-триггер предназначен дл  изготовлени  по планарной или тонкопленочной технологи м. Топологи  изготовлени  транзисторов - гребенчата  Геометрические размеры транзисторов 16, 17, 11 и 12 могут быть равны друг другу или отличатьс  в зависимости от концентрации легирующих примесей в полупроводнике областей баз, а геометрические размеры транзисторов 1,2,3,4,14 и 15 могут быть в

10

15

0

.

30

35

40

45

50

5-10 раз меньше размеров указанных транзисторов.

Предлагаемое устройство наиболее перспективно дл  применени  в сверхбольших цифровых БИС с минимальными геометрическими размерами вентилей, где особенно важно уменьшить величину энергии потреблени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   RS-триггер, содержащий шесть транзисторов первого типа проводимости, базы первого и второго транзисторов соединены соответственно с первым и вторым входами, эмиттеры - соответственно с базами третьего и четвертого транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной, а коллекторы подключени  соответственно к базам п того и шестого транзисторов, коллекторы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами и подключены соответственно к коллекторам седьмого и восьмого транзисторов второго типа проводимости, эмиттеры которых соединены с шиной питани , коллекторы первого и второго транзисторов соединены соответственно с базами дев того и дес того транзисторов второго типа проводимости , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  потребл емой мощности, введены одиннадцатый и двенадцатый транзисторы первого типа проводимости, эмиттеры которых соединены с общей шиной, базы подключены соответственно к эмиттерам п того и шестого транзисторов, коллекторы соединены соответственно с первым и вторым дополнительными выходами и подключены соответственно к коллекторам дев того и дес того транзисторов , эмиттеры которых соединены соответственно с базами седьмого и восьмого транзисторов, а базы подключены соответственно к коллекторам шестого и п того транзисторов, базы которых соединены соответственно с коллекторами одиннадцатого и двенадцатого транзисторов.

   римечание.- состо ни , обеспеченные токами (остальные потенциальные); X - произвольное состо ние .