КОМБИНИРОВАННЫЙ Г-ТРИГГЕР С ЕДИНИЧНЫМ СПЕЙСЕРОМ
COMBINED G-TRIGGER WITH SINGLE SPACER

Комбинированный гистерезисный триггер (Г-триггер) с единичным спейсером относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться для индикации окончания переходных процессов при переключениях вычислительных устройств и систем цифровой обработки информации путем анализа состояния парафазных информационных и однофазных индикаторных сигналов.
Известен Г-триггер [1], содержащий элемент И-ИЛИ-НЕ и инвертор.
Недостаток известного устройства - невозможность использовать его для индикации парафазных сигналов.
Более близким к предлагаемому решению по технической сущности и принятым в качестве прототипа является Г-триггер [2], содержащий три элемента И-ИЛИ-НЕ и инвертор.
Недостаток прототипа - невозможность использовать его для одновременной индикации однофазных сигналов и парафазных сигналов с единичным спейсером.
Задача, решаемая в изобретении, заключается в обеспечении возможности индикации однофазных сигналов наряду с парафазными сигналами с единичным спейсером путем формирования выходного сигнала, переключающегося в состояние, идентичное состоянию входных сигналов, только после того, как все входные сигналы перейдут в соответствующее состояние. Под "спейсером" понимается фаза гашения [3, с.216] парафазного сигнала, в которой обе составляющие парафазного сигнала принимают одинаковое значение (для единичного спейсера обе составляющие находятся в состоянии логической единицы).
Это достигается тем, что в Г-триггере, содержащем n парафазных входов, комбинационный элемент с инверсией и выход, причем выход комбинационного элемента с инверсией подключен к выходу Г-триггера, введены m однофазных входов и индикаторный элемент, выполняющий функцию:
1
1
n
n
1
m
где Р, РВ, …, P, PB - прямая и инверсная составляющие парафазных входов с первого по n-й соответственно, I,…,I - однофазные входы, G - выход Г-триггера, и реализованный в виде однокаскадной принципиальной схемы на транзисторах, выход F индикаторного элемента соединен с входом комбинационного элемента с инверсией.
На фиг.1 изображена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером.
1
n
1
n
1
m
i
1
n
i
1
n
i
1
m
Схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером содержит комбинационный элемент с инверсией 1, реализованный на инверторе, индикаторный элемент 2, выполняющий функцию (1), прямые 3-3 и инверсные 4-4 составляющие парафазных входов, однофазные входы 5-5 и выход 6, входы P, i=1,…,n индикаторного элемента подключены к прямым составляющим 3-3 соответствующих парафазных входов триггера с единичным спейсером, входы PB, i=1,…,n индикаторного элемента подключены к инверсным составляющим 4-4 соответствующих парафазных входов триггера с единичным спейсером, входы I, i=1,…,m индикаторного элемента подключены к соответствующим однофазным входам 5-5 триггера, первый вход G индикаторного элемента соединен с выходом инвертора 1, выход индикаторного элемента 2 соединен с входом инвертора 1, выход которого подключен к выходу 6 Г-триггера.
Особенности данной схемы по сравнению с прототипом следующие.
В качестве входов Г-триггера используются как парафазные входы с единичным спейсером, так и однофазные входы. В практических самосинхронных схемах это позволяет в ряде случаев упростить аппаратную реализацию схемы и повысить ее быстродействие за счет отказа от использования дополнительных логических элементов, формирующих однофазный индикаторный сигнал на основе парафазного со спейсером. Реализация индикаторного элемента в виде однокаскадной принципиальной схемы (одни комбинационным элементом с одним выходом) является обязательным для обеспечения самосинхронности Г-триггера.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность индикации однофазных сигналов наряду с парафазными сигналами с единичным спейсером. Цель изобретения достигнута.
Схема Г-триггера работает следующим образом.
1
m
1
n
1
n
1
n
1
n
1
m
1
m
1
n
1
n
Пусть Г-триггер находится в спейсере. Это означает, что на его однофазные 5-5 и парафазные входы 3-3, 4-4 подается состояние логической "1" (высокий уровень сигнала), на входе инвертора 1 формируется низкий уровень, на его выходе 6 - высокий уровень. Для переключения Г-триггера в противоположное состояние (низкий уровень на выходе 6) необходимо и достаточно подать на парафазные входы 3-3, 4-4 рабочее состояние ("01" или "10"), а на однофазные входы 5-5 низкий уровень (логический "0"). В этом случае выход индикаторного элемента 2 переходит в состояние "1", а выход инвертора 1 переключится в состояние логической "0" (рабочее состояние) и через вход G индикаторного элемента 2 замкнет обратную связь на вход инвертора 1, позволяя сохранять рабочее состояние Г-триггера до тех пор, пока на однофазные 5-5 и парафазные входы 3-3, 4-4 триггера не поступит спейсер.
Таким образом, комбинированный Г-триггер с единичным спейсером выполняет функцию:
1
1
n
n
1
m
где P, РВ, …, P, PB - прямая и инверсная составляющие парафазных входов с первого по n-й соответственно, I,…, I - однофазные входы, G - выход Г-триггера.
На фиг.2 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входом установки нуля. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введен вход установки нуля 7, а комбинационный элемент с инверсией 1 реализован на элементе ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу индикаторного элемента 2, а второй вход соединен с входом установки нуля 7.
Установка нуля осуществляется подачей высокого уровня сигнала на вход установки 7. При низком уровне на входе установки нуля 7 Г-триггер на фиг.2 работает аналогично Г-триггеру на фиг.1.
На фиг.3 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входом установки единицы. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введен вход установки единицы 8, а комбинационный элемент с инверсией 1 реализован на элементе И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу индикаторного элемента 2, а второй вход соединен с входом установки единицы 8.
Установка единицы осуществляется подачей низкого уровня сигнала на вход установки 8. При высоком уровне на входе установки единицы 8 Г-триггер на фиг.3 работает аналогично Г-триггеру на фиг.1.
На фиг.4 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входами установки нуля и единицы. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введены входы установки нуля 7 и единицы 8, а комбинационный элемент с инверсией 1 реализован на элементе И-ИЛИ-НЕ, первый вход первой группы входов И элемента И-ИЛИ-НЕ 1 подключен к выходу индикаторного элемента 2, второй вход первой группы входов И элемента И-ИЛИ-НЕ 1 соединен с входом установки единицы 8, вход второй группы входов И элемента И-ИЛИ-НЕ 1 подключен к входу установки нуля 7.
Установка нуля осуществляется подачей высокого уровня сигнала на вход установки нуля 7. Установка единицы осуществляется подачей низкого уровня сигнала на входы установки 7 и 8.
Представленные на фиг.2-4 схемы комбинированного Г-триггера с входами установки приводят к ухудшению нагрузочной способности выхода триггера и характеризуются тем, что установка нуля осуществляется подачей высокого уровня сигнала на вход установки нуля, а установка единицы - подачей низкого уровня сигнала на входы установки. Однако установку нуля и единицы можно осуществить и другими способами.
На фиг.5 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входом установки нуля. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введен вход установки нуля 7, а в индикаторный элемент 2 введен (2n+m+2)-й вход, подключенный к входу установки нуля 7, и он выполняет функцию:
1
1
n
n
1
n
1
n
1
m
1
m
где P, РВ, …, P, PB - прямая и инверсная составляющие парафазных входов 3-3, 4-4 с первого по n-й соответственно, I,…,I - однофазные входы 5-5, G - выход Г-триггера, R - вход установки нуля 7.
Установка нуля осуществляется подачей низкого уровня сигнала на вход установки 7.
На фиг.6 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входом установки единицы. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введен вход установки единицы 8, а в индикаторный элемент 2 введен (2n+m+2)-й вход, подключенный к входу установки единицы 8, и он выполняет функцию:
1
1
n
n
1
n
1
n
1
m
1
m
где P, РВ, …, P, PB - прямая и инверсная составляющие парафазных входов 3-3, 4-4 с первого по n-й соответственно, I,…,I - однофазные входы 5-5, G - выход Г-триггера, S - вход установки единицы 8.
Установка единицы осуществляется подачей высокого уровня сигнала на вход установки 8.
На фиг.7 представлена схема комбинированного Г-триггера с единичным спейсером, с m однофазными и n парафазными входами и входами установки нуля и единицы. Она отличается от схемы на фиг.1 тем, что введены входы установки нуля 7 и единицы 8, а в индикаторный элемент 2 введены (2n+m+2)-й и (2n+m+3)-й входы, подключенные к входу установки нуля 7 и единицы 8 соответственно, и он выполняет функцию:
1
1
n
n
1
n
1
n
1
m
1
m
где P, РВ, …, P, PB - прямая и инверсная составляющие парафазных входов 3-3, 4-4 с первого по n-й соответственно, I,…,I - однофазные входы 5-5, G - выход Г-триггера, R - вход установки нуля 7, S - вход установки единицы 8.
Установка нуля осуществляется подачей низкого уровня сигнала на вход установки 7. Установка единицы осуществляется подачей высокого уровня сигнала на входы установки 7 и 8.
Количество парафазных входов (n) и однофазных входов (m) может быть произвольным, большим или равным 1. На современном уровне развития технологии реализация представленных вариантов комбинированного Г-триггера в базисе КМОП транзисторов наталкивается на ограничение числа последовательных транзисторов в цепочках транзисторов, соединяющих шину питания и общую с выходом элемента, - не более четырех. Это ограничивает и возможные сочетания количества парафазных и однофазных входов в комбинированном Г-триггере следующими комбинациями: {n=1, m=1}; {n=1, m=2}. При реализации комбинированного Г-триггера в технологии, не накладывающие подобные ограничения, сочетания количества парафазных и однофазных входов могут быть произвольными.
Источники информации
[1] Астахановский А.Г., Варшавский В.И., Мараховский В.Б. и др. Апериодические автоматы. // Под ред. В.И.Варшавского. - M.: Наука, 1976. - рис.2.8(б).
[2] Астахановский А.Г., Варшавский В.И., Мараховский В.Б. и др. Апериодические автоматы. // Под ред. В.И.Варшавского. - M.: Наука, 1976. - рис.2.9.
[3] Астахановский А.Г., Варшавский В.И., Мараховский В.Б. и др. Апериодические автоматы. // Под ред. В.И.Варшавского. - M.: Наука, 1976. - 423 с.