SU308524A1

SU308524A1 - RING COUNTER -'-- g

Info

Publication number: SU308524A1
Application number: SU1374291A
Authority: SU
Original assignee: Л. И. Хлюнев

Description

предлагаемый кольцевой счетчик может найти применение в устройствах вычислительной техники, а также в электронных коммутаторах средств автоматики в качестве распределител коммутирующих импульсов.The proposed ring counter can be used in computing equipment devices, as well as in electronic switches of automation equipment as a distributor of switching pulses.

В известных кольцевых счетчиках дл повышени быстродействи используют автономный источник обратного смещени дл транзисторов , не св занных со счетным входом, вывод т из насыщени транзисторы включенной чейки, а также ограничивают глубину отсечки занертых транзисторов, содернсащих междукаскадные конденсаторы. С этой целью подключают эмиттерную шину транзисторов, не св занных со счетным входом, к автономному источнику обратного смещени и в каждую чейку кольцевого счетчика ввод т по два полупроводниковых диода.In the known ring counters, in order to increase speed, an autonomous reverse bias source for transistors not connected to the counting input is used, the transistors of the switched-on cell are removed from saturation, and also the cut-off depth of the drawn transistors containing capacitors in between the stage capacitors is limited. For this purpose, the emitter bus of transistors not connected to the counting input is connected to the autonomous reverse bias source and two semiconductor diodes are inserted into each cell of the ring counter.

Кольцевые счетчики, содержащие триггеры на транзисторах с дополнительной симметрией , полупроводниковые диоды в цеп х, предотвращающих насыщение, и междукаскадные конденсаторы, в которых счетный вход св зан с эмиттерным сопротивлением одной из групп транзисторов, известны. Однако быстродействие таких счетчиков ограничено из-за большой длительности процесса осуществлени сдвига включенного состо ни . Это обуславливаетс тем, что в известных счетчиках междукаскадные конденсаторы включены в цепи транзисторов одного типа, а эмиттерное сопротивление- в эмиттерную шину транзисторов другого типа. Кроме того, между взаимодополн ющими транзисторами, образующими чейки , отсутствует емкостна св зь, а полупроводниковый диод, исключающий насыщение этих транзисторов, включен между их коллекторами . По этой причине процесс осуществлени сдвига включенного состо ни в известных счетчиках протекает путем последовательного выключени транзисторов ранее включенной чейки и аналогичного включени транзисторов последующей чейки. Последовательна смена состо ний транзисторов переключаемых чеек увеличивает длительность процесса осуществлени сдвига и ограничивает быстродействие известных кольцевых счетчиков . Цель насто щего изобретени заключаетс Ring counters that contain triggers on transistors with additional symmetry, semiconductor diodes in the circuits that prevent saturation, and interstage capacitors in which the counting input is connected to the emitter resistance of one of the groups of transistors are known. However, the performance of such counters is limited due to the long duration of the on-state shift process. This is due to the fact that, in known counters, inter-stage capacitors are included in transistors of one type, and emitter resistance in an emitter line of transistors of another type. In addition, between the complementary transistors forming the cells, there is no capacitive coupling, and a semiconductor diode, which prevents saturation of these transistors, is connected between their collectors. For this reason, the onset shift process in the known counters proceeds by successively turning off the transistors of the previously turned on cell and similarly turning on the transistors of the subsequent cell. Sequential switching of the states of the switch cell transistors increases the duration of the shearing process and limits the speed of the known ring counters. The purpose of the present invention is to

в повышении быстродействи кольцевого счетчика путем уменьшени длительности процесса осуп ествлени сдвига включенного состо ни .in increasing the speed of the ring counter by reducing the duration of the process of completing the shift of the on state.

Это достигаетс в результате того, что базаThis is achieved as a result of the fact that the base

каждого из транзисторов, непосредственно св занных со счетным входом, подсоединена к эмиттерному резистору через полупроводниковый диод и через резистор - к средней точке резисторов, последовательно включенных тора, при этом коллектор каждого из транзисторов , не св занных со счетным входом, подключен к базе этого же транзистора через последовательно соединенные полупроводниковый диод и резистор, зашунтированный конденсатором , а точка их соединени св зана с коллектором и средней точкой резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополн ющего транзистора, соответственно через конденсатор и резистор. Благодар этому обеспечиваетс предельное сокращение длительности процесса осуществлени сдвига в предлагаемом счетчике, а вследствие этого и значительно более высокое быстродействие. О степени повышени быстродействи предлагаемого счетчика относительио известного суд т сравнива длительности процесса осуществлени сдвига включенного состо ни . В предлагаемом счетчике благодар тому, что все транзисторы переключаемых чеек соединены конденсаторами, смена их состо ний происходит одновременно, а так как причиной смены вл етс лавинный нроцесс, то длительность процесса осуществлени сдвига в этом случае соответствует длительности лавинного процесса. В известном счетчике отсутствие емкостной св зи между взаимодополн ющими транзисторами и определенное размещение междукаскадных конденсаторов предопредел ет последовательный характер смены состо ний транзисторов переключаемых чеек. Из этой последовательности исключаетс лишь транзистор, содержащий в цепи базы междукаскадный конденсатор, так как транзисторы, соединенные междукаскадным конденсатором, мен ют свои состо ни Б один и тот же отрезок времени . Поэтому длительность процесса осуществлени сдвига в известном счетчике определ етс суммой трех отрезков времени, каждый из которых равен времени, затраченному на смену состо ний соответствующим транзистором . Исход из предположени , что упом нутые отрезки времени равны между собой и длительность каждого из них соответствует длительности лавинного процесса, имеюп его место в предлагаемом счетчике, можно считать, 50 что длительность процесса осуществлени сдвига в известном счетчике в три раза больше длительности аналогичного процесса в предлагаемом. Если же учесть, что в известном счетчике отрезок времени, в течение ко- 55 торого происходит смена состо ний транзистора , запираемого непосредственно импульсом запуска, во много раз короче каждого из аналогичных отрезков времени транзисторов, мен ющих свои состо ни под воздействием незначительных по амплитуде перепадов напр жени , передающихс через резистивные св зи, становитс очевидным, что длительность процесса осуществлени сдвига в из60 док больше длительности аналогичного процесса в предлагаемом. На чертеже изображена схема предлагаемого счетчика. Транзисторы 1 и 2 каждой чейки счетчика с относ щимис к ним элементами образуют триггеры. Делители, составленные из резисторов 3, служат дл ускоренного восстановлени установившихс значений токов в базах этих транзисторов. Конденсатор 4 предназначен дл междукаскадной св зи. Полупроводниковый диод 5 образует цепь дл ускоренного разр да междукаскадного конденсатора. Резистор 6 необходим дл согласовани входного сопротивлени данной чейки с выходным сопротивлением предыдущей. Полупроводниковый диод 7, резистор 8 и конденсатор 9 вл ютс элементами цепи обратной св зи между коллектором н базой транзисто ра 2, предотвращающей насыщение транзис тора. Резистор W дополн ет цепь управлеПИЯ , а конденсатор 11 вл етс ускор ющим конденсатором полупроводникового диода 7. Резисторы 8 и 10 образуют цепь базы, а конденсаторы 9 w. 11 выполн ют функции ускор ющего конденсатора транзистора 2. Счетный вход 12 служит дл нриема импульсов запуска. Резистор 13 вл етс эмнттерным сопротивлением транзисторов /. Резистор 14, полупроводниковые диоды 15 и стабилитроны 16 образуют делитель, предназначенный дл получени необходимых напр жений питанн . В исходном состо нии одна из чеек счетчика включена, остальные выключены. Транзисторы / и 2, а также полупроводниковый диод 7 во включенной чейке открыты, при этом ток транзистора / не превышает половины значени , а транзистора 2 - близок к полному значению тока насыщени . Транзисторы У и 2, а также полупроводниковые диоды 7 в выключенных чейках закрыты, а полупроводниковые диоды 5 открыты. Импульс запуска отрицательной пол рносги , по вл ющийс на счетном входе 12, поступает на резистор 13. При нарастании импульса запуска действующее на резисторе 13 нанр жение снижаетс , нри этом происходит нарастание тока транзистора 1 во включенной чейке и спад напр жени на его коллекторе . Спад напр жени на коллекторе транзистора 1 передаетс через конденсаторы 4 и 11 ъ виде импульсов отрицательной пол рности на катоды полупроводниковых диодов 5 и 7. При этом через диод 5 и промежуток коллектор-эмиттер открытого транзистора 1 происходит ускоренный разр д конденсатора 4, а через диод 7 и промежуток коллекторэмиттер открытых транзисторов / и 2 - разр д конденсатора 11. При спаде импульса за пуска происходит спад избыточного тока транзистора / во включенной чейке, сопровождающийс скачком напр жени на его коллекторе. Скачок напр жени на коллектоторы 4 и 11 ъ виде импульсов положительной пол рности на катоды полупроводниковых Диодов 5 и 7, которые при этом закрываютс . В результате импульс с катода полупроводникового диода 7 через конденсатор 9 передаетс на базу транзистора 2 той же чейки и вызывает спад тока последнего, а импульс с катода полупроводникового диода 5 попадает на базу транзистора 1 последующей чейки и открывает его. Ток открывающегос в последующей чейке транзистора / через резистор 13 увеличивает действующее на нем напр жение и этим ускор ет спад тока и нарастание напр жени на коллекторе транзистора / включенной чейки. Это, в свою очередь, ускор ет нарастание тока открывшегос транзистора . В результате взаимного ускорени спад тока транзистора / включенной чейки и нарастание тока транзистора / последующей чейки протекает лавинообразно.each of the transistors directly connected to the counting input is connected to the emitter resistor through a semiconductor diode and through a resistor to the midpoint of resistors connected in series to the torus, while the collector of each of the transistors not connected to the counting input is connected to the same transistor through a series-connected semiconductor diode and a resistor, shunted by a capacitor, and their connection point is connected to the collector and the midpoint of the resistors connected in series Vectorial chain guide complementary transistor, respectively, via a capacitor and a resistor. Due to this, the maximum shortening of the shift process in the proposed meter is ensured, and consequently, a significantly higher speed. The degree of increase in the speed of the proposed counter relative to the known is judged by comparing the duration of the implementation of the shift of the on state. In the proposed counter, due to the fact that all the transistors of the switched cells are connected by capacitors, the change of their conditions occurs simultaneously, and since the change is due to the avalanche process, the duration of the shearing process in this case corresponds to the duration of the avalanche process. In the known counter, the absence of capacitive coupling between the complementary transistors and the specific arrangement of interstage capacitors predetermines the sequential nature of the change of states of the transistors of the switching cells. Only the transistor containing the inter-stage capacitor in the base circuit is excluded from this sequence, since the transistors connected by the inter-stage capacitor change their states B for the same period of time. Therefore, the duration of the shift process in a known counter is determined by the sum of three time intervals, each of which is equal to the time spent on the change of states by the corresponding transistor. Proceeding from the assumption that the said time intervals are equal to each other and the duration of each of them corresponds to the duration of the avalanche process, it has its place in the proposed counter, 50 that the duration of the shearing process in a known counter is three times longer than the similar process in the proposed . If, however, it is taken into account that in a known counter, the time interval during which the states of the transistor locked directly by the trigger pulse change many times shorter than each of the similar time periods of the transistors changing their states under the influence of minor amplitudes voltage transmitted through resistive links, it becomes apparent that the duration of the process of making a shift of 60 degrees is greater than the duration of a similar process in the proposed. The drawing shows the scheme of the proposed counter. Transistors 1 and 2 of each counter cell with related elements form triggers. The dividers made up of resistors 3 serve to accelerate the recovery of established currents in the bases of these transistors. Capacitor 4 is for inter-stage communication. The semiconductor diode 5 forms a circuit for the accelerated discharge of an inter-stage capacitor. Resistor 6 is required to match the input resistance of this cell with the output resistance of the previous one. The semiconductor diode 7, the resistor 8 and the capacitor 9 are the elements of the feedback circuit between the collector and the base of the transistor 2, which prevent the saturation of the transistor. Resistor W complements the control circuit, and capacitor 11 is the accelerating capacitor of semiconductor diode 7. Resistors 8 and 10 form a base circuit, and capacitors 9 w. 11 function as an accelerating capacitor of transistor 2. Counting input 12 serves to drive start pulses. Resistor 13 is the transistor impedance /. Resistor 14, semiconductor diodes 15 and zener diodes 16 form a divider designed to produce the required supply voltages. In the initial state, one of the counter cells is on, the rest are off. The transistors / and 2, as well as the semiconductor diode 7 in the switched on cell, are open, while the current of the transistor / does not exceed half the value, and the transistor 2 is close to the full value of the saturation current. Transistors Y and 2, as well as the semiconductor diodes 7 in the switched off cells are closed, and the semiconductor diodes 5 are open. The start-up pulse of the negative field of the squash, appearing on the counting input 12, goes to the resistor 13. When the start-up impulse increases, the current acting on the resistor 13 decreases, and this increases the current of transistor 1 in the on-cell and the voltage drop across its collector. The voltage drop across the collector of transistor 1 is transmitted through capacitors 4 and 11 in the form of negative polarity pulses to the cathodes of semiconductor diodes 5 and 7. In this case, through the diode 5 and the collector-emitter gap of the open transistor 1, the capacitor 4 accelerates 7 and the collector gap of open transistors / and 2 is the discharge of capacitor 11. When the pulse starts to drop, the excess current of the transistor / in the switched cell decreases, accompanied by a surge voltage on its collector. The voltage surge to the collectors 4 and 11 is in the form of positive polarity pulses to the cathodes of semiconductor Diodes 5 and 7, which in this case are closed. As a result, the pulse from the cathode of the semiconductor diode 7 is transmitted through the capacitor 9 to the base of transistor 2 of the same cell and causes the current to drop, and the pulse from the cathode of semiconductor diode 5 goes to the base of transistor 1 of the next cell and opens it. The current of the transistor opening in the next cell / through the resistor 13 increases the voltage acting on it and this accelerates the current drop and voltage rise on the collector of the transistor / switched on cell. This, in turn, accelerates the current rise of the opened transistor. As a result of the mutual acceleration, the current drop of the transistor / switched on cell and the increase of the current of the transistor / subsequent cell flow avalanche.

Лавинообразное изменение токов указанных транзисторов сопровождаетс аналогичным перепадом напр жений на их коллекторах . При этом спад напр жени , имеющий место на коллекторе открывающегос транзистора /, через конденсаторы 4 и 11 передаетс в виде импульсов отрицательной пол рности на катоды полупроводниковых диодов 5 и 7. Через диод 5 и промежуток коллекторэмиттер открывающегос транзистора / происходит свободный разр д включенного между ними конденсатора 4. В тот же момент импульс , поступивший на катод полупроводникового диода 7, будучи не в состо нии открыть последний, через конденсатор 9 поступает на базу дополн ющего транзистора 2 и открывает его. При нарастании токов открывшихс транзисторов 7 и 2 и изменении потенциалов на их коллекторах напр жение между катодом и анодом св занного с ними полупроводникового диода 7 приходит в соответствие с направлением его включени , в результате чего полупроводниковый диод 7 открываетс . Открывшийс диод 7, конденсатор 9 и резистор 8 образуют цепь обратной св зи между коллектором и базой транзистора 2, в результате действи которой потенциал на коллекторе открывшегос транзистора 2 сохран етс на уровне, несколько превышающем уровень потенциала базы этого транзистора, что исключает насыщение указанного транзистора.The avalanche-like change in the currents of these transistors is accompanied by a similar voltage drop across their collectors. In this case, the voltage drop occurring on the collector of the opening transistor / is transmitted through capacitors 4 and 11 in the form of negative polarity pulses to the cathodes of semiconductor diodes 5 and 7. Through the diode 5 and the gap of the collector of the opening transistor / there is a free discharge connected between them the capacitor 4. At the same time, the pulse arriving at the cathode of the semiconductor diode 7, being unable to open the latter, goes through the capacitor 9 to the base of the complementary transistor 2 and opens it. When the currents of the opened transistors 7 and 2 increase and the potentials on their collectors increase, the voltage between the cathode and the anode of the associated semiconductor diode 7 comes in line with the direction of its turn-on, as a result of which the semiconductor diode 7 opens. The opened diode 7, the capacitor 9 and the resistor 8 form a feedback circuit between the collector and the base of the transistor 2, as a result of which the potential on the collector of the opened transistor 2 remains at a level slightly above the base potential of this transistor, which eliminates the saturation of the specified transistor.

В момент окончани лавинного процесса транзисторы / и 2, а также полупроводниковый диод 7 в ранее включенной чейке оказываютс запертыми, а аналогичные транзисторы и полупроводниковый диод 6 последующей - открытыми. Ток транзистора 1 включившейс чейки через резистор 13 создает на нем напр жение, удерживающее транзисторы / остальных чеек в запертом состо ний. В чейках с запертыми транзисторами / в базы транзисторов 2 через резисторы 3, 10 и 8 задаетс напр жение обратного смещени от автономного источника. В результате включенное состо ние, переместившись на один разр д, остаетс в этом положении до поступлени очередного импульса запуска. При поступлении очередного импульса запуска упоминутый процесс повтор етс .At the moment of the end of the avalanche process, the transistors / and 2, as well as the semiconductor diode 7 in the previously switched cell, are locked, and the similar transistors and the semiconductor diode 6 of the subsequent one are open. The current of the transistor 1 of the switched-on cell through the resistor 13 creates a voltage on it that keeps the transistors / other cells in the locked states. In cells with locked transistors / into the bases of transistors 2, resistors 3, 10, and 8 set the reverse bias voltage from an autonomous source. As a result, the on state, having moved one bit, remains in this position until the next start pulse. When the next trigger pulse arrives, the process mentioned is repeated.

Способность предлагаемого счетчика сохран ть одно из своих состо ний, а в случае вывода из этого состо ни переходить в новое путем самоопрокидывани характеризует последний как триггер со множеством устойчивых состо ний. Смена устойчивых состо ний такого триггера протекает по стади м, соответственно стади м, имеющим место у симл{етричных триггеров. Так при подаче импульса запуска наступает стади подготовки, при которой смены состо ний транзисторов не происходит. После спада импульса запуска следует регенеративна стади , когда происходит лавинообразна смена состо ний транзисторов включенной и последующей чеек. Затем наступает стади восстановлени . Так как импульс запуска не производит выключени включенной чейки, то стади подготовки может быть совмещена со стадией восстановлени , и импульс запуска может подаватьс в момент завершени регенеративной стадии.The ability of the proposed counter to retain one of its states, and in the case of a withdrawal from this state to move to a new way by self-overthrowing, characterizes the latter as a trigger with many stable states. A change in the steady states of such a trigger proceeds in stages, respectively, in the stages that occur in sym- trical triggers. So, when a start-up impulse is applied, a preparatory stage begins at which no change of the transistor state occurs. After the start pulse decay, the regenerative stage follows, when there is an avalanche-like change of the states of the transistors of the included and subsequent cells. Then comes the stage of recovery. Since the start-up pulse does not turn off the switched on cell, the preparation stage can be combined with the recovery stage, and the start-up pulse can be applied at the time of completion of the regenerative stage.

Предмет изобретени Subject invention

3535

Кольцевой счетчик, содержащий триггеры на транзисторах с дополнительной симметрией , полупроводниковые диоды в цеп х предотвращени насыщени и междукаскадныеAn annular counter containing triggers on transistors with additional symmetry, semiconductor diodes in the circuit to prevent saturation and interstage

конденсаторы, причем счетный вход счетчика св зан с эмиттерным резистором одной из групп транзисторов, отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи , база каждого из транзисторов, непосредственноcapacitors, the counting input of the counter being connected to the emitter resistor of one of the groups of transistors, characterized in that, in order to increase speed, the base of each of the transistors directly

св занных со счетным входом, подсоедипена к эмнттерному резистору через полупроводниковый диод и через резистор - к средней точке резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополн ющего транзистора , при этом коллектор каждого из транзисторов , не св занных со счетным входом, подключен к базе этого же транзистора через последовательно соединенные полупроводниковый диод и резистор, зашунтированныйconnected to the counting input, connected to the emulator resistor through a semiconductor diode and through a resistor to the midpoint of the resistors connected in series to the collector circuit of the complementary transistor, while the collector of each of the transistors not connected to the counting input is connected to the same base transistor through a series-connected semiconductor diode and resistor, shunted

конденсатором, а точка их соединени св зана с коллектором и средней точкой резисторов, последовательно включенных в коллекторную цепь дополн ющего транзистора, соответственно через конденсатор и резистор.the capacitor, and their connection point is connected to the collector and the midpoint of the resistors connected in series to the collector circuit of the auxiliary transistor, respectively, through a capacitor and a resistor.