डिजिटल सर्किट की पहचान। एसिंक्रोनस काउंटिंग ट्रिगर

बोरिस Tsirlin और अलेक्जेंडर Kushnerov
2019/10/30

एक अनुभवी सर्किट डिजाइनर के लिए एक परिचित सर्किट का पता लगाना मुश्किल नहीं है, चाहे वह किस रूप में खींचा गया हो। इस लेख में, हम दिखाते हैं कि पेटेंट के दो ट्रांजिस्टर सर्किट अतुल्यकालिक गिनती ट्रिगर (एएसटी) का एक प्रकार है। मानक सर्किट की तुलना में, कुछ ट्रांजिस्टर पेटेंट से गायब हैं। इसे एक खराबी माना जा सकता है। हम यह दिखाएंगे कि यदि मानक सर्किट में समान दोष होता है, तो यह सही ढंग से काम करना जारी रखता है। AST ने केवल OR-NOT तत्वों पर लागू किया [1] या AND-NOT तत्वों पर केवल हार्वर्ड ट्रिगर के रूप में जाना जाता है। योजनाओं के दोनों प्रकारों को अंजीर में दिखाया गया है। 1, जहां जी 7 क्षणिक समापन का सूचक है। भविष्य में, हम इस पर विचार नहीं करेंगे। अंजीर में। चित्रा 1 भी संकेत संक्रमण रेखांकन (एसटीजी) [2] वर्कक्राफ्ट [3] में निर्मित दिखाता है।

अंजीर। 1. एसिंक्रोनस काउंटिंग ट्रिगर (एएसटी) और इसकी एसटीजी।

ध्यान दें कि एएसटी के दोनों संस्करणों में तत्वों के तीन जोड़े हैं (जी 1, जी 2), (जी 4, जी 5) और (जी 3, जी 6) जिनमें एक आम इनपुट है। तत्वों के ट्रांजिस्टर सर्किट 2I-NOT और 2OR-NOT चित्र में दिखाए गए हैं। 2. तीन-इनपुट तत्वों को समान रूप से व्यवस्थित किया जाता है और इसमें 6 ट्रांजिस्टर होते हैं।

अंजीर। तत्वों के 2. ट्रांजिस्टर सर्किट 2I-NOT और 2OR-NOT।

हम दो तत्व 2OR-NOT लेते हैं और प्रत्येक इनपुट पर चयन करते हैं, जहां p-MOS ट्रांजिस्टर Upit से जुड़ा है। इन इनपुट्स को एक साथ कनेक्ट करें और जमीन से कनेक्ट करें (लॉग 0)। दोनों ट्रांजिस्टर खुलेंगे और उनकी नालियों पर वोल्टेज अपिट के बराबर होगा। क्या यह नालियों को सुरक्षित रूप से जोड़ने और दो ट्रांजिस्टर को एक के साथ बदलने के लिए है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 3? नहीं। यदि आप साझा इनपुट पर लॉग इन करते हैं, तो आपको यह जांचने की आवश्यकता है। 1. दोनों तत्वों के आउटपुट जमीन से जुड़ेंगे, और हमारे पास चार पी-एमओएस ट्रांजिस्टर का पुल सर्किट होगा। शेष दो इनपुट के लिए, हमारे पास चार संयोजन 0 और 1. हैं, यह दिखाना आसान है कि उनमें से कोई भी उपिट और ग्राउंड के बीच शॉर्ट सर्किट नहीं है।

अंजीर। 3. एक सामान्य इनपुट साझा करने वाले दो 2OR-NOT तत्व।

अब हम अंजीर में नाड़ी वितरक सर्किट [4] पर विचार करते हैं। 4. अंजीर का उपयोग करना। 3, हम चित्र में दिखाए अनुसार इस आरेख को फिर से तैयार कर सकते हैं। 5. अंजीर में AST को पहचानना पहले से ही संभव है। 1, हालांकि, वहाँ तत्वों g3 और g6 में 3 इनपुट हैं।

अंजीर। 4. पल्स वितरक की योजना [4] से।

अंजीर। 5. अंजीर में सर्किट का एक प्रकार। 4।

ट्रांजिस्टर 11 और 12 के फाटकों को 3OR-NOT तत्वों के इनपुट के रूप में माना जा सकता है जिसमें तीसरा पी-एमओएस ट्रांजिस्टर छोटा है। क्या यह सर्किट के सही संचालन को प्रभावित करता है? तत्व g3 के इनपुट पर, g2 और g6 में संकेतों की उपस्थिति के क्रम पर विचार करें। ऐसा करने के लिए, अंजीर में संबंधित एसटीजी में अन्य सभी संकेतों को हटा दें। 1 जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 6।

अंजीर। 6. या नहीं के लिए एसटीजी। सिग्नल, जी 2, जी 6 और जी 3 में।

चूँकि तीसरा p-MOS ट्रांजिस्टर छोटा है, इसलिए g2 + को स्विच किए बिना- और g6- (किसी भी क्रम में) स्विच करने के बाद हो सकता है। हालांकि, जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। 6, g2 + से g2- के अनुभाग में केवल- और g6 + है, इसलिए, निषिद्ध स्विचिंग g3 + उत्पन्न नहीं होता है। G2 + को स्विच करने से पहले, तत्व g3 पहले से ही 0 पर है, और इसके इनपुट g6 पर अभी भी 0 है, अर्थात। पहला पी-मॉस ट्रांजिस्टर खुला है। स्विचिंग जी 2 + ट्रांजिस्टर 11 खोलता है और शॉर्ट पी-एमओएस ट्रांजिस्टर को बंद कर देना चाहिए। ऐसा नहीं होता है, इसके अलावा, स्विचिंग- दूसरे पी-एमओएस ट्रांजिस्टर को खोलता है। इस प्रकार, दो खुले पी-एमओएस ट्रांजिस्टर और एक खुले ट्रांजिस्टर 11 के माध्यम से, अपिट से जमीन तक प्रवाह शुरू होता है। यह थोड़े समय के लिए जारी रहता है जब तक कि अगला g6 + स्विच पहले p-MOS ट्रांजिस्टर को बंद नहीं कर देता। इस समय के दौरान, ट्रांजिस्टर 11 जी 3 के आउटपुट पर 0 प्रदान करता है। बिल्कुल कैसे? मान लीजिए कि खुले p-MOS और n-MOS ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध R के समान और बराबर है, तो स्विचिंग के बाद- g3 पर वोल्टेज 0 से (1/3) तक कूदता है, लेकिन यह आदर्श मामले में है। व्यवहार में, जी 3 और जमीन के बीच कुछ परजीवी समाई है, जिस पर वोल्टेज सुचारू रूप से बढ़ता है और पहुंच नहीं सकता है (1/3) अपिट। एक तरह से या किसी अन्य, यह वोल्टेज (1/2) से कम होगा और इसका मतलब लॉग होगा। 0. ट्रांजिस्टर 12 के लिए, सब कुछ समान है, यह जी 6 के आउटपुट पर कम समय प्रदान करता है। इस प्रकार, तत्वों की देरी g6 और g3 दो समय की अवधि निर्धारित करते हैं जब ट्रिगर Upit / (3R) के बराबर लगभग एक बड़े प्रवाह का उपभोग करता है।
आइए अब चित्र में गिनती ट्रिगर सर्किट [5] पर विचार करें। 7. यहाँ ट्रांजिस्टर 11, 12, 24, 23, 2I-NOT तत्व बनाते हैं, जो कि, जाहिरा तौर पर, अंजीर में अंजीर का एक संकेतक है। 1. एक अन्य तत्व 2I-NOT का गठन ट्रांजिस्टर 7, 13, 25 और 18 से होता है। आइए इस तथ्य पर ध्यान दें कि ट्रांजिस्टर 18 जमीन से जुड़ा है और इसी तरह अंजीर में उदाहरण के लिए है। 3, तीन तत्वों और नहीं के लिए आम है। दूसरा तत्व 2I-NOT, जिसमें ट्रांजिस्टर 18 शामिल है, ट्रांजिस्टर 5, 9, 21 से बनता है और तीसरा 3I-NOT है जो ट्रांजिस्टर 2, 4, 16, 20 पर है। ट्रांजिस्टर 2 और 4 के समानांतर में, तीसरा पी-एमओएस ट्रांजिस्टर होना चाहिए। लेकिन वह अनुपस्थित है। अंजीर में सर्किट। 7 सममित है, एक बेहतर समझ के लिए हम इसे अंजीर में दिखाए गए अनुसार फिर से आकर्षित करते हैं। 8।

अंजीर। 7. [5] से गणनीय ट्रिगर की योजना।

अंजीर। 8. अंजीर में सर्किट का एक प्रकार। 7।

क्या अंजीर में g3 और g6 आउटपुट होंगे। 8 सही ढंग से स्विच करें यदि समानांतर में तीसरा पी-मॉस ट्रांजिस्टर गायब है? यह अंजीर में एसटीजी का विश्लेषण करने के बाद समझा जाएगा। 9, जो, पिछले मामले में, अंजीर में संबंधित एसटीजी से प्राप्त किया गया है। 1, जी 2, जी 6, और जी 3 को छोड़कर सभी संकेतों को हटाकर।

अंजीर। 9. NAND के लिए STG। सिग्नल, जी 2, जी 6 और जी 3 में।

G3 तत्व 3I-NOT है, इसलिए +, g6 + और g2 + (किसी भी क्रम में) में स्विच करने के बाद, g3- स्विच करेगा। किसी में-, g6-, या g2- रिवर्स स्विचिंग के कारण g3 + स्विचओवर होना चाहिए। हालाँकि, g2- लापता p-MOS ट्रांजिस्टर नहीं खोल सकता है, इसलिए g3 0 पर रहेगा और स्विच करने के लिए in- या g6- की प्रतीक्षा करेगा। जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। 9, g3- से g3 + के सेक्शन पर कोई स्विचिंग g2- नहीं है और यहाँ p-MOS ट्रांजिस्टर की आवश्यकता नहीं है। दूसरी ओर, इस ट्रांजिस्टर को एक लॉग प्रदान करना चाहिए। 1 से g3 जब में और g6 मनमाने ढंग से स्विच करते हैं। अंजीर में विचार करें। G3 + से g2 + तक 9 वां खंड। स्विचिंग g2- ट्रांजिस्टर 19 को बंद करता है। इसके बाद, स्विचिंग + में ट्रांजिस्टर 1 को बंद करता है और ट्रांजिस्टर को खोलता है। तत्व g6 1 पर रहता है, अर्थात। ट्रांजिस्टर 17 खुला है, और ट्रांजिस्टर 3 बंद है। इस प्रकार, पृथ्वी और उपिट दोनों से + डिस्कनेक्ट जी 3 में। हालांकि, लॉग जी 3 पर आयोजित किया जाता है। 1, क्योंकि व्यवहार में जी 3 और ग्राउंड के बीच एक परजीवी समाई है, जिसे अपिट तक चार्ज किया जाता है। स्विचिंग जी 6- ट्रांजिस्टर 3 को खोलता है और इस कैपेसिटी को उपिट से जोड़ता है। योजना की दूसरी छमाही के लिए, सब कुछ समान है। इस प्रकार, तत्वों की देरी g6 और g3 उस समय को निर्धारित करते हैं जिसके दौरान टैंक पर राज्य संग्रहीत होता है। व्यवहार में, यह महत्वपूर्ण है कि ट्रांजिस्टर 19 और 20 का लीकेज करंट छोटा है, अन्यथा समाई आवंटित समय में (1/2) अपिट के नीचे डिस्चार्ज हो सकती है।

अंजीर में मानक एएसटी की तुलना में। 1, चित्र में चित्र में। 5 और अंजीर में। 8, 1 तत्व 3 या नहीं पर सेट करने का कार्य और तत्व 3 के 0 पर रीसेट फ़ंक्शन क्षतिग्रस्त नहीं है। इसका मतलब यह है कि मानक एएसटी सही ढंग से काम करना जारी रखेगा, भले ही तत्वों जी 6 और जी 3 में एक समान खराबी हो। एक मानक सर्किट (जी 7 के बिना) के लिए, 28 ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है। अंजीर में सर्किट के लिए। 4 और अंजीर में। 7 (बिना ट्रांजिस्टर 11, 12, 24, 23) आपको क्रमशः 23 और 22 ट्रांजिस्टर की आवश्यकता है। यदि आप लापता पी-एमओएस ट्रांजिस्टर वापस करते हैं, तो ये सर्किट अधिक मज़बूती से काम करेंगे। अंजीर में सर्किट में ट्रांजिस्टर की न्यूनतम संख्या। 7 का मतलब जरूरी नहीं है कि यह अंजीर में सर्किट से बेहतर है। अंजीर में 4 और बेहतर सर्किट। 1. ट्रांजिस्टर की संख्या और वर्तमान खपत के अलावा, अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं, उदाहरण के लिए,

1. प्रारंभिक राज्यों की स्थापना के लिए एक अतिरिक्त सर्किट की जटिलता
2. भार क्षमता (लोड क्षमता की पुनः लोड दर)
3. मेटास्टेबल राज्य से बाहर निकलने की दर
4. परजीवी समाई की संख्या और मूल्य
5. रिसाव धाराओं की संख्या और मूल्य
   इन मापदंडों का एक तुलनात्मक विश्लेषण, साथ ही अन्य तत्वों पर लागू एएसटी योजनाओं की चर्चा इस लेख के दायरे से बाहर है।

साहित्य
[१] जीटी ओसबोर्न, "अतुल्यकालिक बाइनरी काउंटर रजिस्टर फ़्लॉप-फ़्लॉप और गेट के साथ इंटरकनेक्टेड NOR सर्किट की बहुलता का उपयोग करता है।" पेटेंट US3139540, 30 जून। 1964।
[२] एल। हां। रोसेनब्लम और ए। वी। यकोवलेव, "आविष्कार के सार को दर्शाने के लिए एक नए ग्राफिक रूप में," आविष्कार के मुद्दे, नंबर ११, पीपी। 590, 1988।
[३] https://workcraft.org
[४] वी। आई। गोरेचेव, बी। एम। मानसरोव, या डी। डी। मार्टीनेंको और आर। जी। तालिबोव, "फोर-फेज पल्स डिस्ट्रीब्यूटर"। कॉपीराइट प्रमाणपत्र SU342299, 06/14/1972।
[५] वी। आई। वार्शवस्की, एन। एम। क्रावचेंको, वी। बी। मैराखोव्स्की और बी.एस. त्सिरलिन, "सीएमओएस ट्रांजिस्टर पर मतगणना ट्रिगर"। कॉपीराइट प्रमाणपत्र SU1398069, 05.23.1988।