Результат интеллектуальной деятельности: Триггер на полевых транзисторах противоположного типа проводимости

Изобретение относится к радиотехнике, схемотехнике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в счётчиках, регистрах и блоках памяти.

Известен симметричный триггер [Гусев В.Г, Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника. − М.: Высшая школа, 2004, стр. 615, рис. 8.17, а], содержащий два транзистора, шесть резисторов, два конденсатора и источники постоянных питающих напряжений.

Недостаток его заключается в том, что у него малая нагрузочная способность. Это объясняется тем, что электрический ток во внешней нагрузке триггера обеспечивается не двумя симметричными половинами схемы триггера, а только одной половиной. Внешняя нагрузка преимущественно подключается к коллектору одного из транзисторов. Если электрический ток в нагрузке обеспечивался бы ещё и второй половиной схемы триггера, то сила электрического тока в нагрузке существенно бы возросла. Но при реализации этого у триггера исчезает возможность выполнить свою функцию. Если во внешнюю нагрузку удалось бы направить оба выделенных электрических тока и первой половины схемы триггера и второй половины, то в результате возросла бы нагрузочная способность схемы.

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. Сила этого тока нагрузки составляет только часть от силы электрического тока, потребляемого от источника питающего постоянного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа триггер [Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства. - М.: Связь, 1973, стр. 289, рис. 4.26, б], содержащий четыре полевых транзистора с индуцированным каналом, два из которых с каналом n-типа и два из них с каналом p-типа, и источник питающего постоянного напряжения.

Недостатком его заключается в том, что него малая нагрузочная способность. Это объясняется тем, что электрический ток во внешней нагрузке формируется только одним из имеющихся транзисторов. Если бы этот ток удалось формировать двумя из имеющихся транзисторов, то это повысило бы нагрузочную способность триггера.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении нагрузочной способности триггера.

Это достигается тем, что в триггер на полевых транзисторах противоположного типа проводимости, содержащий источник питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовой вывод) которого заземлена, два полевых транзистора с индуктивными каналами противоположного типа проводимости, первый из которых с каналом n-типа и второй с каналом p-типа, введены четыре резистора и конденсатор, а также изменено соединение элементов, первый резистор включен между выходом (плюсовой вывод) источника питающего постоянного напряжения и стоком первого полевого транзистора, один из выводов второго резистора соединён с истоком этого транзистора, третий резистор включен между истоком второго полевого транзистора и общим выводом первого резистора и выхода источника питающего постоянного напряжения, один из выводов четвёртого резистора соединён со стоком второго полевого транзистора, а второй вывод - со свободным выводом второго резистора, один из выводов конденсатора подсоединён к общему выводу первого резистора и стока первого полевого транзистора, а другой вывод конденсатора образует относительно «земли» вход триггера, затвор первого полевого транзистора подключен к общему выводу четвёртого резистора и стока второго полевого транзистора, а затвор второго полевого транзистора соединён с общим выводом первого резистора, конденсатора и стока первого полевого транзистора, выход триггера относительно «земли» образует общий вывод второго и четвертого резисторов.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

Триггер на полевых транзисторах противоположного типа проводимости включает в себя источник 1 питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовой вывод) которого заземлена, конденсатор 2, один из выводов которого образует относительно «земли» вход триггера, а другой вывод соединён с резистором 3. Свободный вывод последнего резистора подключен к выходу (плюсовой вывод) источника 1 питающего постоянного напряжения. Между собой последовательно соединён полевой транзистор 4 с индуцированным каналом n-типа и резистор 5. Сток полевого транзистора 4 подключен к общему выводу конденсатора 2 и резистора 3. Последовательно между собой включены резистор 6, полевой транзистор 7 с индуцированным каналом p-типа и резистор 8. Свободный вывод резистора 6 подсоединён к общему выводу резистора 3 и выхода источника 1 питающего постоянного напряжения. Затвор полевого транзистора 4 соединён с общим выводом стока полевого транзистора 7 и резистора 8. Затвор полевого транзистора 7 подключен к общему выводу конденсатора 2, резистора 3 и стока полевого транзистора 4. Выход триггера относительно «земли» образует общий вывод резисторов 5 и 8. Нагрузку триггера условно образует приведённый пунктирными линиями резисторов .

Триггер на полевых транзисторах противоположного типа проводимости работает следующим образом. Он имеет два устойчивых состояния равновесия. В первом (условно) состоянии оба полевых транзистора 4 и 7 с индуцированным каналом находятся в непроводящем электрический ток состоянии, выходное напряжение триггера и напряжение на условной нагрузке равно нулю. Во втором (условно) состоянии транзисторы 4 и 7 проводят электрический ток, который создаёт на выходе триггера сравнительно большое значение напряжения. В первом состоянии триггера нулевые значения силы электрического тока в обоих транзисторах и соответственно во всех элементах схемы предопределяют нулевые значения напряжения в том числе на резисторах 3 и 8. Нулевое значение напряжения с резистора 3 прикладывается между затвором и истоком полевого транзистора 7, а нулевое значение напряжения с резистора 8 - между затворами и истоком транзистора 4. Эти нулевые значения напряжения меньше по абсолютной величине пороговых напряжений обоих полевых транзисторов, и поэтому они поддерживаются в непроводящем электрический ток состоянии.

Входной импульс отрицательной полярности поступает на затвор полевого транзистора 7 с индуцированным каналом р-типа и переводит его в открытое состояние (проводящее электрический ток). Электрический ток этого транзистора создает на резисторе 8 падение напряжения, значение которого превышает пороговое напряжение полевого транзистора 4 с индуцированным каналом n-типа и плюсовым выводом приложено к его затвору. Тогда полевой транзистор 4 проводит электрический ток, который на резисторе 3 создает падение напряжения, минусовым выводом приложенное к затвору полевого транзистора 7 с индуцированным каналом р-типа и превышает по абсолютной величине его пороговое напряжение. Такое напряжение поддерживает транзистор 7 в открытом состоянии и после окончания входного импульса отрицательной полярности. Таким образом, триггер теперь находится во втором состоянии и на его выходе (на нагрузке R_н) имеется сравнительно большое значение напряжения.

Входной импульс положительной полярности переводит транзистор 7 (канал р-типа) в закрытое состояние. Тогда на резисторе 8 нулевое напряжение, от этого полевой транзистор 4 тоже закрывается и триггер снова переходит в первое состояние. Нулевые токи обоих полевых транзисторов создают на выходе триггера (на нагрузке ) практически нулевое напряжение.

Таким образом, на внешнюю нагрузку замыкаются не часть электрических токов, а полные электрические токи обоих имеющихся полевых транзисторов, что повышает нагрузочную способность триггера на полевых транзисторах противоположного типа проводимости. В прототипе электрический ток внешней нагрузки формируется только одним из имеющихся полевых транзисторов. В итоге в рассмотренном триггере повышена нагрузочная способность без увеличения числа транзисторов в схеме.