Динамический триггер на моптранзисторах
Патент 657594
Авторы
Классы МПК
Динамический триггер на моптранзисторах
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик (iii657594
i с . (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10,12.76 (21) 2428106/18 — 21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— г (51) М. Кл.
1-! 03 К 3/286
Госудорствеиный комитет
СССР по делам иэооретеиий и открытий
Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № 14 (5З) уды 621,374
° (088.8) Ilàòà опубликования описания 19.04,79 (72) Авторы изобретения
И. Ф. Грачев и A. Ф. Дрянак (71) Заявитель (54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР НА МОП ТРАНЗИСТОРАХ
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении логических узлов ЦВМ.
Известны динамические триггеры, которые реализуют всего две-три пер еключательные функции из возможных шестнадцати функций от двух переменных и для расширения функциональных возможностей требуют введения большого количества дополнительных схем (1$.
Известен также динамический триггер типа
"1", содержащий ячейки на МОП транзисторах с четырьмя частично перекрывающимися сериями тактирующих импульсов. Принцип работы ячеек основан на заряде-разряде узловых емкостей. Этот триггер реализует функцию неравнозначности от двух переменных, первая из которых находится в самом триггере, а вторая поступает по информационному входу, а также обеспечивает хранение полученного результата (2).
Недостатком такого триггера является реализация только. двух (из шестнадцати) переключательных функций от двух переменных.
С целью расширения функциональных возможностей в триггер, содержащий четыре шины тактпрующих импульсов, шину информационного входа, две выходные шины, трп последовательно соединенных транзистора прямого плеча, два последовательно соединенных транзистора Инверсного плеча, сток и затвор первого и исток треть. его транзисторов прямого плеча соединены с первой пшной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен со второй шщюй тактирующих импульсов, затвор третьего транзистора прямого плеча соединен с истоком первого и стоком второго транзисторов штверсного плеча и с выходной шиной, сток и затвор первого транзистора ш версного плеча соединены с третьей шшюй тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен с четвертой шиной тактирующих импульсов, дополнительно введены четыре шины управляющих сигналов, два инвертора и мост, содержащий в каждом плече по одному транзистору, затвор которого соединен с соответствующей шиной управляющих сигналов, в каждую диагональ моста включены последовательно соединенные два транзистора, исток первого и сток второго транзисторов прямого плеча и выходная шина соедш ены с затвором нер- .
657594 ваго транзистора одной диагонали и через первый инвертор с затвором второго транзистора это" же диагонали, исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с ис- током второго транзистора инверсного плеча, пина информационного входа соединена с затвором первого транзистора второй диагонали и через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соеди- щ иены с третьей шиной тактирующих импульсов, стоки и затворы первых транзисторов инверторов соединены с первой шиной тактирующих импульсов, а истоки вторых транзисторов — со второй шиной тактирующих импульсов. 15
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого триггера;, на фиг. 2 — временная диаграмма четырех тактирующих серий импульсов. игналы на управляющих
IIIHHaX у о пп
Реализуемая функция —, в зависимости от момента времени t (см. фиг. 2).
Предлагаемая схема триггера реализует 12 переключательных функций из возможных 16 от, двух переменных, одна иэ которых находится в триггере, а другая поступает по информационной шине 5.
Наборы управляющих сигналов, при которых триггер реализует 12 переключательных функций, приведены в таблице, где А — переменная, поступающая по информационной шине 5; С переменная, хранящаяся в триггере, Триггер содержит шины l — 4 тактирующих импульсов, шину информационного входа 5, управ- 2О ляющие шины 6 — 9, инвертары 10, 11, транзисторы 12, 13, 14 прямого плеча триггера, транзисторы 15 — 24 инверсного плеча триггера. В каждое плечо мостовой схемы включен один из транзисторов 17, 18, 19, 20, а в каждую ее диагональ включено по два тоанзистора 21, 22 и 23, 24.
Кажд ый инвертор построен на двух последовательно (исток со стоком) соединенных транзисторах. Инвертор 10 содержит транзисторы 25 и
26, а инвертор 11 — транзисторы 27 и 28; 29, ЗΠ— выходные KfIHHbI соответственно ииверсног и прямого плеч триггера. Транзисторы триггера соединены с управляющими, информационными и тактирующими шинами следующим образом: с шиной 1 (источником первой тактирующей серии) соединены стоки и затворы транзисторов
12, 25,. 27 и исток транзистора 14; с шиной 2 (источником второй тактирующей серии, перекрывающей первую серию) соединены затвор транзистора 13 и истоки транзисторов
26 и 28; с шиной 3 (истачником третьей тактирующей серия) соединены сток и затвор транзистора 15, исток транзистора 21 и сток транзистора 22; с шиной 4 (источником четвертой тактирующей серии, перекрывающей третью серию) соединен затвор транзистора 16; с информационной шиной 5 соединены затворы транзисторов 21 и 26; с управляющими шинами 6, 7, .8, 9 соединены соответственно затворы транзисторов 17, 18, 19, 20.
Традиционные для потенциальных триггеров шины питания (+ E и — E ) отсутствуют. Функции шин питания выполняют шины 1, 2, 3, 4 соответствуюцтие первой, второй, третьей и четвертой сериям . тактирующих импульсов, Причем ,каждая из этих шин может быть либо + .E, либо
2
4, 5
7
9
11
О
АС
АС
А
АС
АС
С
А
АС
С
АС
О О
О О
О 0
О 0
О 1
О 1
О 1
1 1
1 О
1 О
1 О
1 1
О
О
1
О
О
О
О
О
О
О
О
1
О
О
О
1.
О
Примечание: комбинации сигналов на управляющих шинах 0111, 1011, 1101, 1110 являются запрещенными
Среди этих 12 переключательных функций наряду с такими, например, как коньюнкция, инверсия, стрелка Пирса и т.д. существуют две переключательные функции — константа нуль . (позиция 1 таблицы) и константа единица (позиция 12 таблиць1) .
Согласно определению переключательная функция принимает толька два значения: О (ложно) и 1 {истинно) и зависит от двоичных переменных.
Предлагаемый триггер при определенном наборе управляющих сигналов на шинах 6, 7, 8; 9 реализует только одну из 12 переключательных функций. Если эта функция истинна, то триггер устанавливается в единичное состояние (отрицательный уровень напряжения на прямом плече, шина 30 триггера), а если функция ложна — то триггер устанавливается в нулевое состояние (нулевой потенциал на шине 30).
Реализацию функций константа нуль и константа единица в данном случае можно рассматривать как принудительную установку триггера либо в "О" либо в "1" соответствующими наборами управляющих сигналов по шинам 6, 7, 8, 9.
657594
25
45
Триггер работает следующим образом.
Так как режимы работы триггера при реализации любой из 12 переключательных функций аналогичны, то для пояснения его функционирования достаточно рассмотреть работу триггера при реализации одной из них, Например, рассмотрим его работу при реализации функций хранения (см. строка 10 таблицы).
Предположим, что триггер хранит переменную
С вЂ” "1, что соответствует отрицательному уровню напряжения на прямом плече (шина 30) и соответственно нулевому уровню на его инверсном плече (шина 29) . На управляющие шины 6 и 9 подан отрицательный уровень напряжения, результатом чего является открытое состояние транзисторов 17 и 20.
В момент времени происходит заряд узловой емкости выхода инверсного плеча триггера через транзистор 15 импульсом с шины 3 третьей тактирующей серии.
В момент времени 1,1 происходит заряд узловой емкости выхода прямого плеча (шина 30) триггера через транзистор 12 с шины 1.
В следующий момент времени г, заряд на узловой емкости сохранится, так как на затвор транзистора 14 подан нулевой уровень напряже: ния (в триггере записана" 1") и возможная цепь разряда через транзисторы 13 и 14 разорвана.
Уровень напряжения на прямом плече триггера сохранится отрицательным до следующего момента времени Ь .
Если в триггере записан "0", то в момент времени 6, транзистор 23 будет закрыт и разряда узловой емкости выхода инверсного плеча (шина 29) не будет, а следовательно, в следующий момент времени т. произойдет разряд узловой емкости выхода прямого плеча (шина 30), так как транзистор 14 будет открыт.
Рассмотрим также реализацию триггером функции" СОПв Ь О " (запись нуля) (первая строка таблицы) .
Если на все управляющие входы подан нулевой уровень напряжения, то цепь разряда узловой емкости инверсного плеча будет разорвана, так как транзисторы 17, 18, 19, 20 в плечах моста закрыты. В момент времени с узловая емкость выхода прямого плеча разрядйтся — триггер примет нулевое состояние.
Если теперь на управляющие шины 6 и 9 к следующему моменту времени т, будет подан отрицательный уровень напряжения, что соответствует переходу к реализации функции хранения, то триггер. сохранит состояние нуля.
Использование предлагаемой схемы динамического триггера позволит в несколько раз увеличить функциональные возможности триггера.
Триггер может быть эффективно использован в качестве разряда многофункционального чакапливающего регистра. Наибольшее число управляющих выводов схемы позволяет использовать ее в больших интегральных схемах арифметических устройств, при этом значительно упростит их.
Формула изобретения
Динамический триггер на МОП транзисторах, содержащий четыре шины тактирующих импульсов, шину инфор мационного входа, две выходные шины, три последовательно соединенных транзистора прямого плеча, два последовательно соединечных транзистора инверсного плеча, сток и затвор первого и исток третьего транзисторов прямого плеча соединены с первой шиной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен со второй шиной тактирующих импульсов, затвор третьего транзистора прямого плеча соединен с истоком первого и стоком второго транзисторов инверсного плеча и с выходной шиной, сток и затвор первого транзистора инверсного плеча соединены с третьей шиной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора сое динен с четвертой шиной тактирующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены четыре шины управляющих сигналов, 30 два инвсртора и мост, содержащии в каждом плече по одному транзистору, затвор которого соединен с соответствующей шиной управляющих сигналов, в каждую диагональ моста включены последовательно соединенные два транзистора, исток первого и сток второго транзисторов прямого плеча и выходная шина соединены с затвором первого транзистора одной диагонали и через первый инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с истоком второго транзистора инверсного плеча, шина информационного входа соединена с затвором первого транзистора второй диагонали и через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с третьей шиной тактирующих импульсов, стоки и затворы первых., транзисторов инверторов соединены с первой шиной тактирующих импульсов, а истоки вторых транзисторов — со второй шиной тактирующих импульсов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Филиппов А. Г. Транзисторные динамические элементы цифровых вычислительных машин, М., "Сов. радио", 1969.
2. Е 9N 1971,916, N 22, стр. СН-6-CH-14.
657594 нрав урибе
Влад
ЦНИИПИ Заказ 1820/57 "а"
Тираж 1059 Подписное
Филиал " Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4