DE2155437B2

DE2155437B2 - Bistabile Kippstufe zur Verwendung als Frequenzteilerstufe

Info

Publication number: DE2155437B2
Application number: DE2155437A
Authority: DE
Inventors: Eric Andre Cernier Vittoz (Schweiz)
Original assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Current assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Priority date: 1970-11-19
Filing date: 1971-11-08
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2155437A1; FR2114871A5; CH517413A; DE2155437C3; US3700916A

Description

3. Bistabile Kippstufe nach Anspruch 1, da- insgesamt vier Gattern aufgebaut werden kann und durch gekennzeichnet, daß die Gatter (A bis D) dadurch sehr einfach aufgebaut ist.
NAND-Gatter sind. 30 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter-

4. Bistabile Kippstufe p^ch Anspruch 2 oder 3, bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unterdadurch gekennzeichnet, daß Mittel (a, d) zur ansprüchen.

Vergrößerung der Uir.schJtzeit des ersten (A) Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

und vierten (D) Gatters vorgesehen sind. Zeichnung noch näher erläutert.

5. Bistabile Kippstufe nach Anspruch 4, da- 35 In der Zeichnung zeigt

durch gekennzeichnet,, daß die Schaltung in F i g. 1 ein Schaltbild eines bekannten Teilers,

integrierter Schaltungsnechnik ausgeführt ist. F i g. 2 ein Schaltbild einer \usführungsform eines

erfindungsgemäßen Frequenzteilers,

F i g. 3 ein die verschiedenen Zustände des Teilers

40 darstellendes Diagramm,

F i g. 4 ein die Ausgangspegel der Gatter in Abhängigkeit von der Zeit zeigendes Diagramm.

Die Erfindung bezieht sich auf eine bistabile Kipp- In der folgenden Beschreibung sind die Gatter in

«tufe und insbesondere auf eine aus Gleichstrom einfacher Weise durch den Buchstaben bezeichnet, gekoppelten Gattern aufgebaute Binärstufe zur Ver- 45 der die Ausgangs-Veränderliche darstellt.
Wendung als Frequenzteilerstufe mit vier logischen Der bekannte, in F i g. 1 dargestellte Frequenzteiler

^Gatt.^era· umfaßt 6 NOR-Gatter R, S, T, U, V, W mit einer

Die Anwendung von vollständig logischen, mit zwei Gesamtzahl von 13 Eingängen. Die in F i g. 1 gezeigte Spannungszuständen (die mit 0 und 1 bezeichnet wer- Schaltung stellt eine durch 2 teilende Teilerstufe dar, (den) arbeitenden bistabilen Kippstufen als Frequenz- 50 deren Eingang mit E und deren Ausgang mit X beteilerstufen ohne Verwendung von Analogprinzipien zeichnet ist.

wie z. B. die Ableitung der Flanken von Eingangs- Die in F i g. 2 dargestellte erfindungsgemäße Aus-

«gnalen ergibt den Vorteil einer sehr guten Kompatibi- führungsform eines Frequenzteilers bildet eine durch lität mit der Technik der integrierten Schaltungen. 2 teilende Teiterstufe, die vier NOR-Gatter A, B, C Beispielsweise ist es bekannt, eine Frequenzteilung 55 und D umfaßt. Die Gatter A und D weisen zwei Einmit Hilfe von JK-Flip-Flop-Schaltungen durchzufüh- gänge auf, während die Gatter B und C drei Eingänge len, die aus einzelnen logischen Gattern aufgebaut haben. Der Ausgang des Gatters A ist mit einem Einsind. Der bekannte Aufbau derartiger Flip-Flop-Schal- gang des Gatters B, der Ausgang des Gatters B mit tungea aus logischen Gattern zur Erzielung einer einem Eingang des Gatters A und einem Eingang des Frequenztellerstufe ist jedoch aufwendig, da beispiels- 60 Gatters C, der Ausgang des Gatters C mit einem Einweise zum Aufbau eines JK-Flip-Flops zwei SR-FHp- gang des Gatters A, einem Eingang des Gatters B und Flop-Schaltungen mit jeweils vier Gattern erforder- einem Eingang des Gatters D verbunden, und der Aus-Iich sind. Es sind bereits logische Frequenzteiler be- gang des Gatters D ist mit einem Eingang des Gatters C kannt, die aus sechs Gattern mit einer Gesamtzahl und einem Eingang des Gatters B verbunden. Der von 13 Eingängen aufgebaut sind. Dieser Aufbau einer 65 Eingang / ist mit einem Eingang des Gatters C und mit Frequenzteilerstufe ist in vielen Fällen jedoch noch zu einem Eingang des Gatters D verbunden. Weiterhin ist aufwendig, und es ist weiterhin vorteilhaft, um den Be- zu erkennen, daß die Ausgänge A und D über Kondentrieb mit sehr kleinen Speisespannungen zu ermögli- satoren α bzw. d mit Erde verbunden sind.

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Der Ausgang der Teilerstufen kann durch einen der Ausgänge A, B, C oder D gebildet werden.

Bei einem Vergleich des in F i g. 1 dargestellten Teilers mit dem nach F i g. 2 ist zu erkennen, daß der letztere zwei Gatter und drei Eingänge weniger aufweist als der Teiler nach F i g. 1,

Die logischen Funkuonsgleichungen des Teilers nach F i g. 2 sind folgende:

A=B-	+ C
B=A-	\- D
C = I-\
τ· C
f D
-B-

D = /+C

I ist die logische Eingangs-Veränderliche. Wie weiter oben erwähnt, zeigt die Erläuterung, daß eine der vier internen Veränderlichen A, B, C oder D als Ausgangs-Veränderliche gewählt werden kann.

Jede dieser Gleichungen entspricht einem der NOR-Gatter und zeigt, daß der Wert der Veränderlichen des ersten Gliedes von dem Wert abhängt, d^r von der Funktion des zweiten Gliedes eingenommen wird.

Die vier internen Veränderlichen A, B, C und D und die Eingangs-Veränderliche / ermöglichen die Unterscheidung von 2⁶ = 32 unterschiedlichen Zuständen der Anordnung.

Zur Erleichterung der Erklärung werden diese 32 Zustände durch eine Dezimalziffer kodiert, die dadurch erzielt wird, daß jeder Veränderlichen eine unterschiedliche Binärwertigkeit zugeordnet wird, beispielsweise:

Binärwert^gkeit 16

Veränderliche
/ I A I B I C

Beispielsweise ist der Zustand, für den:

I=I A=O

3=1 C = 1

kodiert wird, gleich:

·4+1·2

Die Untersuchung der Gleichungen zeigt, daß sie gleichzeitig für die folgenden vier Zustände erfüllt sind:

Code	/	A	B	C	D
9	0	1	0	0	1
24	1	1	0	0	0
2	0	0	0	1	0
20	1	0	1	0	0

Diese vier Zustände sind die stabilen Zustände der Anordnung.

Die Gleichungen der Anordnung ermöglichen es, das Diagramm nach F i g, 3 zu konstruieren, das zur Untersuchung der Übergänge zwischen den stabilen Zuständen dient. Es sind alle 32 möglichen Zustände dargestellt. Ausgehend von jedem der vier (schraffierten) stabilen Zustände, wird der Wert der Eingangs-Veränderlichen / geändert, und man untersucht, welche der Gleichungen nicht mehr erfüllt ist; die entsprechende Veränderliche wird dann die Neigung zu

ίο einem Übergang (instabiler Zustand) haben, was das System in einen neuen Zustand bringt, für den eine

andere Veränderliche eine Neigung zum Übergang hat, usw. bis zum Erreichen eines neuen stabilen Zustandes.

Es ist zu erkennen, daß für die Zustände 8 und 16 zwei Gleichungen nicht gleichzeitig erfüllt sind, so daß zwei Veränderliche eine Neigung zum Übergang aufweisen. Ein absolut gleichzeitiger Übergang der beiden Veränderlichen ist unmöglich. Die Veränderliche, uie von dem logischen Gatter gegeb ,i ist, das einen schnel-

leren Übergang ergibt, bringt das äyuem in einen neuen Zustand, für den die andere Veränderliche gegebenenfalls nicht mehr eine Neigung zum Übergang aufweist. Im Zustand 16 haben die Veränderlichen A (Binärwen!gkeit8) und B (Binärwertigkeit 4) die Neigung

»5 zum Übergang. Wenn A schneller ist, gelangt man zum stabilen Zustand 24, und B geht nicht über. Wenn B schneller ist, gelangt man zum stabilen Zustand 20. und A geht nicht über.

Im Zustand 8 haben die Veränderlichen C (Binär-Wertigkeit 2) und D (Binärwertigkeit 1) eine Neigung zum Übergang. Wenn D schneller ist, erzielt man den stabilen Zustand 9, und C geht nicht über. Wenn C schneller ist, erzielt man den unstabilen Zustand 10 und dann den stabilen Zustand 2, und D geht nicht über.

Es ist zu erkennen, daß zur aufeinanderfolgenden Erreichung der vier stabilen Zustände 9, 24, 2, 20 die Übergänge von 8 auf 9 und von 16 auf 24 verhindert werden müssen. Dies wird dadurch erreicht, daß das

$o Gatter D in bezug auf das Gaiter C und das Gatter A in bezug auf das Gatter B verlangsamt wird.

Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die Ausgänge A und D durch die weiter oben erwähnten Kapazitäten α und b kapazitiv verändert werden.

Man erzielt somit einen durch 2 teilenden Frequenzteiler. In F i g. 4 ist die Entwicklung der stabilen Zustände der vier Veränderlichen in der Zeit dargestellt. Die Frequenz dir Übergänge der Veränderlichen A, B, C und D ist gegenüber der Eingangsveränderlichen / halbiert.

Eine Kaskadenschaltung einer beliebigen Anzahl der identischen Stufen ergibt sich dadurch, daß eine der Veränderlichen A, B, C oder D mit denj Eingang / der folgenden Stufe verbunden wird.

Es ist zu erkennen, daß der in F i g. 2 dargestellte Teiler in gleicher Weise brauchbar ist, wenn alle NOR-Gatter durch NAND-Gatter ersetzt werden. Die vor* stehenden Erläuterungen bleiben gültig, wenn man jede »0« und jede »1« miteinander vertauscht und wenn

in den Gleichungen der Gatter die Rechenvorschrift ODER (Symbol +) durch die Rechenvorschrift UND (Symbol ·) ersetzt, wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

chen, auf bestimmte Schaltungstechniken, wie z. B· Patentansprüche: die DCTL-Technik (direkt gekoppelte Transistor logik), zurückzugreifen, die jedoch lediglich die Her-

1. Bistabile Kippstufe, insbesondere aus gleich- stellung von Gattern mit einem Pegel (NOR- oder stromgekoppelten Gattern aufgebaute Binärstufe 5 NAND-Gatter) ermöglicht.

zur Verwendung als Frequenzteilerstufe mit vier Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bilogischen Gattern, dadurchgekennzeich- stabile Kippstufe der eingangs genannten Art zur Vern e t, daß der Ausgang des ersten Gatters (A) mit Wendung als Frequenzteilerstufe zu schaffen, die eine einem ersten Eingang des zweiten Gatters (B) und Gesamtzahl von vier logischen Gattern uemötigt.
der Ausgang des zweiten Gatters (B) mit dem ersten io Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geEingang des ersten Gatters (A), und einem ersten löst, daß der Ausgang des ersten Gatters mit einem Eingang des dritten Gatters (C) verbunden ist, ersten Eingang des zweiten Gatters und der Ausgang daß der Ausgang des dritten Gatters (C) mit einem des zweiten Gatters mit dem ersten Eingang des ersten zweiten Eingang des ersten Gatters (A), einem Gatters und einem ersten Eingang des dritten Gatter* zweiten Eingang des zweiten Gatters (B) und einem 15 verbunden ist, daß der Ausgang des dritten Gatters mit ersten Eingang des vierten Gatters (D) verbunden einem zweiten Eingang des ersten Gatters, einem ist, daß der Ausgang des vierten Gatters (D) mit zweiten Eingang des ^.weiten Gatters und einem ersten einem dritten Eingang des zweiten Gatters (B) Eingang des vierten Gatters verbunden ist, daß der und eine™ zweiten Eingang des dritten Gatters (C) Ausgang des vierten Gatters mit einem dritten Einverbundtn ist und daß das Eingangssignal jeweils 20 gang des zweiten Gatters und einem zweiten Eingang einem dritten Eingang des dritten Gatters (C) und. des dritten Gatters verbunden ist und daß das Eingangseinem zweiten Eingang des vierten Gatters (D) signal jeweils einem dritten Eingang des dritten Gatters zugeführt ist, wobei das Ausgangssignal an einem und einem zweiten Eingang des vierten Gatters zugeder Ausgänge der Gatter (A bis D) abnehmbar ist. führt ist, wobei das Ausgangssignal an einem der Aus-

2. Bistabile Kippstufe nach Anspruch 1, da- 25 gange der Gatter abnehmbar ist.

durch gekennzeichnet, daß die Gatter (A bis D) Durch diese Ausgestaltung der bistabilen Kippstufe

NOR-Gatter sind. wird ein logischer Frequenzteiler geschaffen, der aus