Триггерный сумматор по модулю два

Изобретение относится к области цифровой схемотехники, автоматики и промышленной электроники и может быть использовано в блоках вычислительной техники, сумматорах, арифметико-логических устройствах. Техническим результатом является упрощение устройства. Устройство содержит шесть транзисторов, девять резисторов и источник питающего постоянного напряжения. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, в сумматорах цифр, в арифметико-логических устройствах.

Известен сумматор по модулю два [Потёмкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. − М.: Энергоатомиздат, 1988, стр. 3, рис. 1.10, д], содержащий четыре логических элемента И-НЕ.

Недостатком его является большое число используемых транзисторов, что усложняет и удорожает устройство. Например, в каждом транзисторно- транзисторном логическом элементе И-НЕ имеется четыре транзистора и один диод, тогда в сумматоре по модулю два содержатся шестнадцать транзисторов и четыре диода, что приводит к его усложнению и удорожанию.

Известен триггер с дополнительной симметрией [Гольденберг Л.М., Импульсные и цифровые устройства. − М.: Связь, 1973, стр. 275, рис. 4.18, в], содержащий два транзистора, четыре резистора и источники постоянных питающих напряжений.

Недостаток его заключается в том, что у него малая нагрузочная способность, т.к. относительно небольшая часть электрического тока, потребляемого от источника постоянного питающего напряжения, образует электрический ток внешней нагрузки. Это объясняется тем, что одну внешнюю нагрузку в рассматриваемой схеме можно подключать к коллектору или к эмиттеру только одного из двух имеющихся транзисторов. Если бы в формировании электрического тока внешней нагрузки участвовали оба имеющихся транзистора, то это повысило бы нагрузочную способность триггера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа логический элемент И-НЕ [Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника. - М.: Высшая школа, 2004, стр. 593, рис. 8.5, а], содержащий четыре транзистора, четыре резистора и диод.

Сумматор по модулю два, выполненный на таких логических элементах, содержит большое число транзисторов, что усложняет и удорожает устройство и в этом заключается недостаток. Приведённый логический элемент содержит четыре транзистора и диод, отсюда сумматор по модулю два включает в себя шестнадцать транзисторов и четыре диода. Имеется возможность существенно уменьшить их количество.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в упрощении и удишевлении сумматора по модулю два.

Это достигается тем, что в триггерный сумматор по модулю два, содержащий источник питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовая) которого заземлена, первый резистор, включенный между выходом (плюсовая шина) питающего источника и базой первого двухэмиттерного транзистора (n-p-n), эмиттеры которого образуют входы логического элемента относительно «земли», последовательно соединённые второй резистор, второй транзистор (n-p-n) и третий резистор, свободный вывод второго резистора соединён с выходом питающего источника, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а свободный вывод третьего резистора заземлен, также имеются последовательно соединённые четвёртый резистор и третий транзистор (n-p-n), свободный вывод четвёртого резистора соединён с выходом питающего источника, введены три дополнительных транзистора и пять дополнительных резисторов, первый и второй дополнительные транзисторы (оба n-p-n) включены между собой параллельно (общий вывод образуют их коллекторы и общий вывод образуют их эмиттеры), базы этих транзисторов соединены со входами триггерного сумматора соответственно, между общим выводом эмиттеров и «землёй» включен первый дополнительный резистор, общий вывод коллекторов соединён с общим выводом имеющегося четвёртого резистора и коллектора имеющегося третьего транзистора, эмиттер третьего дополнительного транзистора (p-n-p) подключен к общему выводу имеющегося второго резистора и коллектора имеющегося второго транзистора, второй дополнительный резистор включен между «землёй» и общим выводом имеющегося второго резистора, коллектора имеющегося второго транзистора и эмиттера третьего дополнительного транзистора, база третьего дополнительного транзистора соединена с общим выводом имеющегося четвёртого резистора, коллектора имеющегося третьего транзистора и коллекторов первого и второго дополнительных транзисторов, третий и четвёртый дополнительные резисторы между собой включены последовательно, свободный вывод третьего дополнительного резистора подключен к коллектору третьего дополнительного транзистора, а свободный вывод четвёртого дополнительного резистора заземлён, база имеющегося третьего транзистора соединена с общим выводом коллектора третьего дополнительного транзистора и третьего дополнительного резистора, пятый дополнительный резистор включен между эмиттером третьего имеющегося транзистора и общим выводом третьего и четвёртого дополнительных резисторов, выход сумматора по модулю два относительно «земли» образует общий вывод дополнительных третьего, четвертого и пятого резисторов.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

В триггерном сумматоре по модулю два общая шина (минусовой вывод) источника 1 питающего постоянного напряжения заземлена, а плюсовой вывод выхода соединён с одним из выводов резистора 2. Другой его вывод подключен к базе двухэмиттерного n-p-n транзистора 3. Два вывода двух эмиттеров этого транзистора образуют два входа относительно «земли» триггерного сумматора по модулю два. Также эти два вывода соединены соответственно с базами n-p-n транзисторов 4 и 5. Эмиттеры транзисторов 4 и 5 образуют общий вывод, к которому подключен один из выводов резистора 6, другой вывод его заземлён. Коллектор транзистора 3 соединён с базой n-p-n транзистора 7, а эмиттер последнего − с одним из выводов резистора 8, другой вывод которого заземлён. Резистор 9 включен между «землёй» и коллектором транзистора 7. Между собой последовательно соединены резистор 10, p-n-p транзистор 11, резистор 12 и резистор 13. Свободный вывод резистора 10 подключен к общему выводу резистора 2 и выхода источника 1 питающего постоянного напряжения. Другой вывод резистора 10 соединён с эмиттером транзистора 11, тогда с его коллектором соединён резистор 12. Свободный вывод резистора 13 заземлен. Общий вывод резистора 9 и коллектора транзистора 7 подключен к общему выводу резистора 10 и эмиттера транзистора 11. Между собой последовательно включены резистор 14, n-p-n транзистор 15 и резистор 16. Свободный вывод резистора 14 соединён с общим выводом резистора 2, резистора 10 и выхода источника 1. Общий вывод коллекторов транзисторов 4 и 5 подключен к общему выводу резистора 14 и коллектора транзистора 15, и общий вывод четырёх последних элементов соединён с базой транзистора 11. Свободный вывод резистора 16 соединён с общим выводом резистора 12 и 13. Выход триггерного сумматора по модулю два относительно «земли» образует общий вывод резисторов 12, 16 и 13. Часть схемы на фиг. 1 на транзисторах 11 и 15 является триггером на транзисторах противоположного типа проводимости.

Триггерный сумматор по модулю два работает следующим образом. В цифровой электронике используются входные и выходные электрические сигналы низкого и высокого уровней. Низкий уровень − уровень логического нуля соответствует значениям напряжения в районе нуля, высокий уровень − уровень логической единицы соответствует значениям напряжения в районе единиц вольт (нередко четыре вольта). Работа сумматора по модулю два отображается таблицей 1 (табл. 1). В соответствии с её первой строчкой на оба входа сумматора (х1 и х2) и на базы n-p-n транзисторов 4 и 5 поступают низкие уровни напряжения. Эти уровни напряжения не превышают значения пороговых напряжений названных двух транзисторов, и они закрыты. Оба базо-эмиттерных перехода n-p-n транзистора 3 открыты и на них выделяются малые значения напряжения, как на диодах в открытом состоянии. Базо-коллекторный переход этого транзистора тоже открыт, и в результате на базе

0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0
Табл. 1

п-p-n транзистора 7 действует низкий уровень напряжения, который не превышает значение порогового напряжения, и транзистор закрыт. В итоге от источника питания 1 электрический ток замыкается через последовательно соединённые резисторы 10 и 9, и напряжение с резистора 10 минусом приложено к эмиттеру p-n-p транзистора 11, а плюсом − к его базе через резистор 14. Такое напряжение поддерживает транзистор 11 закрытом состоянии. Его пороговое напряжение тоже дополнительно способствует закрытому состоянию транзистора. С учётом изменения значений входных напряжений сумматора, дрейфа значений параметров элементов схемы и нестабильности питающего постоянного напряжения источника 1 значение сопротивления резистора 9 позволяет получать требующийся запас по обеспечению закрытого состояния транзистора 11. Нулевое значение силы электрического тока транзистора 11 создаёт на резисторе 12 нулевое значение напряжения. Оно меньше порогового напряжения п-p-n транзистора 15, и он закрыт. В результате выходное напряжение сумматора по модулю два равно нулю (у=0, табл. 1).

В соответствии со второй и третьей строчкой табл. 1 один из двух p-n базо-эмиттерных переходов (диод) транзистора 3 открыт, на базе его малое значение напряжения. Базо-коллекторный переход этого транзистора тоже открыт, на базе транзистора 7 низкий уровень напряжения, и он закрыт. На базу одного из двух транзисторов 4 или 5 поступает высокий уровень напряжения и этот транзистор открыт. Его электрический ток создаёт на резисторе 14 напряжение, которое минусом приложено к базе p-n-p транзистора 11, по абсолютной величине превышает сумму порогового напряжения и напряжения на резисторе 10 и поддерживает его в открытом состоянии. Значение сопротивления резистора 6 позволяет получить требующийся запас по обеспечению открытого состояния транзистора 11. Его электрический ток создаёт на транзисторе 12 напряжение, которое плюсом приложено к базе п-p-n транзистора 15, превышает пороговое напряжение и поддерживает этот транзистор в открытом состоянии. Электрические токи транзисторов 11 и 15 замыкаются на нагрузку и обеспечивают на выходе высокий уровень напряжения (у=1, табл. 1).

Четвёртая строка табл. 1 определяет, что на оба входа (х1 и х2) воздействуют высокие уровни напряжения, которые поддерживают транзисторы 4 и 5 в открытом состоянии. Электрические токи их проходят через резистор 14, создают на нём падение напряжения , которое минусом приложено к базе транзистора 11.

(1)

где - сумма силы электрического тока транзисторов 4 и 5 и - сопротивление резистора 14. На обоих эмиттерах транзистора 3 имеются высокие уровни напряжения. Оба базо-эмиттерные переходы этого транзистора открыты, базо-коллекторный переход тоже открыт. Тогда на базе транзистора 7 высокий уровень напряжения, он открыт, и его электрический ток и ток с резистора 9 на резисторе 10 создает напряжение , которое минусом приложено к эмиттеру транзистора 11.

(2)

где - сила коллекторного тока транзистора 7, - сила тока через резистор 9 и - сопротивление резистора 10. Для обеспечения закрытого состояния транзистора 11 следует выполнить неравенство

(3)

где - пороговое напряжение транзистора 11. Сопротивление резистора 8 позволяет получить требующийся запас по обеспечению закрытого состояния этого транзистора 11. В результате между базой и эмиттером транзистора 15 нулевое значение напряжения, оно меньше порогового напряжения и этот транзистор тоже закрыт. Поэтому на выходе сумматора по модулю два нулевое значение напряжения(у=0, табл. 1).

Таким образом, в приведённом триггерном сумматоре по модулю два шесть транзисторов, в известных решениях, например, в первом аналоге их больше, свыше чем в два раза. Это упрощает и удишевляет устройство.

Триггерный сумматор по модулю два, содержащий источник питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовая) которого заземлена, первый резистор, включенный между выходом (плюсовая шина) питающего источника и базой первого двухэмиттерного транзистора (n-p-n), эмиттеры которого образуют входы логического элемента относительно «земли», последовательно соединённые второй резистор, второй транзистор (n-p-n) и третий резистор, свободный вывод второго резистора соединён с выходом питающего источника, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а свободный вывод третьего резистора заземлен, также имеются последовательно соединённые четвёртый резистор и третий транзистор (n-p-n), свободный вывод четвёртого резистора соединён с выходом питающего источника, отличающийся тем, что в него введены три дополнительных транзистора и пять дополнительных резисторов, первый и второй дополнительные транзисторы (оба n-p-n) включены между собой параллельно (общий вывод образуют их коллекторы и общий вывод образуют их эмиттеры), базы этих транзисторов соединены со входами триггерного сумматора соответственно, между общим выводом эмиттеров и «землёй» включен первый дополнительный резистор, общий вывод коллекторов соединён с общим выводом имеющегося четвёртого резистора и коллектора имеющегося третьего транзистора, эмиттер третьего дополнительного транзистора (p-n-p) подключен к общему выводу имеющегося второго резистора и коллектора имеющегося второго транзистора, второй дополнительный резистор включен между «землёй» и общим выводом имеющегося второго резистора, коллектора имеющегося второго транзистора и эмиттера третьего дополнительного транзистора, база третьего дополнительного транзистора соединена с общим выводом имеющегося четвёртого резистора, коллектора имеющегося третьего транзистора и коллекторов первого и второго дополнительных транзисторов, третий и четвёртый дополнительные резисторы между собой включены последовательно, свободный вывод третьего дополнительного резистора подключен к коллектору третьего дополнительного транзистора, а свободный вывод четвёртого дополнительного резистора заземлён, база имеющегося третьего транзистора соединена с общим выводом коллектора третьего дополнительного транзистора и третьего дополнительного резистора, пятый дополнительный резистор включен между эмиттером третьего имеющегося транзистора и общим выводом третьего и четвёртого дополнительных резисторов, выход сумматора по модулю два относительно «земли» образует общий вывод дополнительных третьего, четвертого и пятого резисторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области импульсной техники. Технический результат заключается в возможности применения схемы при напряжении питания ниже 5 В, исключении дополнительных цепей смещения логических уравнений, снижении входной емкости вывода сброса RST или установки хранимого значения SET, снижении входной зависимости емкости прямого CLK и инверсного входа тактового сигнала CLK, снижении количества используемых транзисторов в схеме.

Изобретение относится к области радиотехники и аналоговой микроэлектроники и может быть использовано в быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсах для обработки сигналов датчиков.

Изобретение относится к схемотехнике. Технический результат: повышение нагрузочной способности триггерного логического элемента И-НЕ.

Изобретение относится к логическим элементам на магнитостатических волнах. Технический результат - создание логического устройства типа инвертор/повторитель на поверхностных магнитостатических волнах с возможностью управления режимами работы.

Изобретение относится к области радиотехники и аналоговой микроэлектроники. Технический результат заключается в создании токового порогового логического элемента, обеспечивающего циклический сдвиг троичной входной логической переменной (х1), в котором внутреннее преобразование информации производится в многозначной токовой форме сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и аналоговой микроэлектроники. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройств преобразования информации.

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, построенных на логических элементах.

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, выполненных на R-S триггерах.

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, построенных на логических элементах.

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, выполненных на R-S триггерах.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является обеспечение формирования признаков соотношений X>Y и X=Y.

Изобретение относится к области обработки данных и позволяет обеспечить непрерывный контроль работоспособности систем электроснабжения автономных объектов. Адаптивная система электроснабжения автономного объекта содержит датчики состояния объекта 1j (j=1, … n), первые элементы И 2j (j=1, … n), вторые элементы И 3j (j=1, …n), третьи элементы И 4j (j=1, … n), первый элемент ИЛИ 5, второй элемент ИЛИ 6, третий элемент ИЛИ 7, первый счетчик 8, второй счетчик 9, третий счетчик 10, первый блок умножения 11, второй блок умножения 12, третий блок умножения 13, первый регистр 14, второй регистр 15, третий регистр 16, сумматор 17, первую схему сравнения 18, четвертый регистр 19, генератор тактовых импульсов 20, пятый регистр 21, четвертый элемент И 22, вторую схему сравнения 23, четвертый элемент ИЛИ 24, четвертый счетчик 25, дешифратор 26, первый элемент задержки 27, второй элемент задержки 28, третий элемент задержки 29.

Группа изобретений относится к устройствам отображения и раскрывает схему управления затвором и регистр сдвига. Техническим результатом является реализация схемы управления приводом затвора в соответствии с технологией CMOS и снижение потребляемой мощности.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства для моделирования процесса выбора товара.

Изобретение относится к области технологий для жидкокристаллических дисплеев. Технический результат заключается в обеспечении использования одного типа устройств тонкопленочных транзисторов за счет использования схемы возбуждения сканирования для оксидного полупроводникового тонкопленочного транзистора.

Изобретение относится к микро- и наноэлектронике, а именно к полупроводниковым прибором, в частности к конструкции логического вентиля, реализующего операцию конъюнкции, и может быть использовано при создании цифровых интегральных схем с элементами субмикронных и нанометровых размеров.

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах, устройствах передачи информации и системах связи.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для реализации логических устройств на КМДП транзисторах. Технический результат заключается в упрощении устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики и функциональных узлов систем управления. Технический результат заключается в обеспечение реализации для любого количества аргументов булевых функций вида X1~…~Xn, X1⊕…⊕Xn, симметричных булевых функций с прямым и инверсным вхождением аргументов в конъюнкцию.

Изобретение относится к способам испытаний информационно-управляющих систем (ИУС), которые должны формировать необходимые управляющие команды в зависимости от условий обстановки, которые определяются поступающими на вход ИУС информационными сигналами, путем формирования и использования необходимых и достаточных испытательных тестов, сформированных по результатам математического планирования эксперимента.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и предназначено для создания цифровых устройств троичной логики. Техническим результатом является повышение быстродействия, снижение размеров и энергопотребления устройства.

Изобретение относится к области цифровой схемотехники, автоматики и промышленной электроники и может быть использовано в блоках вычислительной техники, сумматорах, арифметико-логических устройствах. Техническим результатом является упрощение устройства. Устройство содержит шесть транзисторов, девять резисторов и источник питающего постоянного напряжения. 1 ил., 1 табл.

Наверх