DE2059934A1

DE2059934A1 - Kippschaltung

Info

Publication number: DE2059934A1
Application number: DE19702059934
Authority: DE
Inventors: Sklar Richard F; F Ma Stephen P
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-05
Publication date: 1971-06-24
Also published as: FR2072870A5; US3593036A; GB1323107A; DE2059934B2

Description

Anmelderint Stuttgart, den 1. Dezember 1970

Hughes Aircraft Company P 2194-

Centinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Calif., V.St.A.

Kippschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine in MOS-Feldeffekthalbleitertechnik herstellbare Kippschaltung·

In zahlreichen Systemen, hauptsächlich digitalen Systemen, ist der Gebrauch von Kurzzeitschaltern, die von Hand betätigt werden, zur Veranlassung einer gewünschten Funktion erforderlich· Es ist wünschenswert, eine positive Anzeige dafür zu haben, daß ein Schalter geschlossen worden ist· Größere Probleme lagen bisher in den

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•unerwünschten Wirkungen des Prellens der Schalterkontakte und des Leitungsrauschens_o Als Folge des Kontaktprellen besitzt das Signal, das der Schalter abgibt, keine wohldefinierte Wellenforme

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine auf einfache Weise in MOS-Peldeffekttransistortechnik herstellbare Kippschaltung zu schaffen, durch die die unerwünschten Effekte des Kontaktprellen des Schalters beseitigt werden, die beim Schließen eines Schalters eine wohldefinierte Wellenform abgibt, wenn ein Schalter geschlossen wird, und die endlich eine hohe Unempfindlichkeit gegen Rauschen bewirkt.

Die Erfindung besteht darin, daß die Kippschaltung ein Verknüpfungsglied, dem ein erstes, ein zweites und ein drittes digitales Eingangssignal mit jeweils einem ersten oder zweiten Zustand zugeführt wird und die ein digitales, einen ersten oder einen zweiten Zustand aufweisendes Ausgangssignal abgibt, das nur dann den zweiten Zustand annimmt, wenn alle Eingangssignale den ersten Zustand aufweisen, und eine Ansteueranordnung umfaßt, die das erste und das zweite digitale Eingangssignal empfängt und das dritte digitale Eingangssignal in Abhängigkeit von den ersten beiden EingangsSignalen gemäß der Regel liefert, daß das dritte Eingangssignal in seinem ersten Zustand ist, wenn das erste und das zweite Eingangssignal in ihrem zweiten Zustand sind, und in seinem zweiten Zustand ist, wenn das erste und das zweite Eingangssignal in ihrem ersten Zustand sind, und zwar in der Weise, daß

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das dritte Eingangssignal in seinem zweiten Zustand erst geliefert wird, nachdem das digitale Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes seinen zweiten Zustand angenommen hat, aber noch "bevor das zweite Eingangssignal wieder seinen zweiten Zustand annimmt«

Bei einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Kippschaltung zusätzlich eine Triggerstufe, die ein Ausgangssignal abgibt, das eine Aussage über die Schalterbetätigung beinhaltet und das eine wohldefinierte Wellenform aufweist· Diese Ausführungsform der Erfindung umfaßt weiterhin ein RS-Flipflop, ein "

NOR-Glied und ein NICHT-Glied· Diese Bauteile sind so miteinander verbunden, daß sie ein Signal an den Eingang der Triggerstufe abgeben, das von den unerwünschten Signalen unabhängig ist, die durch Kontaktprellen des Schalters oder durch Leitungsrauschen hervorgerufen werden·

Die vollständige Schaltungsanordnung kann auf einem einzelnen Halbleitersubstrat oder als Teil eines größeren Halbleitersubstrats, dag noch für andere Steuerfunktionen ausgenutzt wird, aufgebaut sein· Die zusätzlichen Kosten, die es verursacht, die erfindungsgemäße - Halbleiterschal- i tung vorzusehen, werden durch die Gewichts ersparnis mehr als aufgewogen·

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbdispiele näher beschrieben und erläutert wird. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden

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Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig, 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 Impulsdiagramme, die die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 veranschaulichen »und

Fig. 3 ein Schaltbild, das Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wiedergibt.

Die Erfindung wird anhand eines negativen Logiksystems unter Verwendung von p-Kanal-MOS-Bauteilen vom Anreicherungstyp beschrieben. Bei diesem System entspricht Erdpotential der logischen "O" und ein gegenüber Erdpotential negatives Potential der logischen "1"· Es versteht sich, daß ein positives Logiksystem Anwendung finden kann, wenn die Versorgungsspannungen für die Schaltungsanordnung in geeigneter Weise abgeändert und n-Kanal-MOS-Bauteile vom Anreicherungstyp verwendet werden.

Gemäß Fig. 1 hat ein Schalter 2 einen ersten Kontakt, der ein Potential -V^ führt, welches der logischen "1" entspricht. Der zweite Kontakt ist mit dem einen Ende eines Widerstandes 4 verbunden, dessen anderes Ende an Erdpotential liegt. Der zweite Kontakt des Schalters ist weiterhin mit einem NICHT-Glied 6, einem der Eingänge eines NOR-Gliedes 8 und dem Setzeingang S eines

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RS-Flipflops 10 verbunden. Der Ausgang des ITICHT-GIiedes ist mit dem Rücksetzeingang R des RS-Flipflops 10 verbunden· Der Schalter 2 ist im Normalfall geschlossen, so daß das Potential -VVm, das dem "1"-Potential entspricht, an dem Eingang des NICHT-Gliedes 6, an dem ersten Eingang des NOR-Gliedes 8 und an dem Setzeingang S des BS-Flipflops 10 anliegt. Ein Rücksetzsignal RESET, das im wesentlichen ein Taktimpuls (CP) ist, wird einem Eingang cp des RS-Flipflops 10 zugeführt. Das Rücksetzsignal RESET ist in Fig. 2 als Kurve RESET dargestellt. Ein Signal RESET, bei dem es sich um den negierten Takt- ™

impuls (CP) handelt, wird einem Eingang cp des RS-Flipflops 10 und weiterhin einem zweiten Eingang des NOR-Gliedes 8 zugeführt. Das Signal RESET ist in Fig. 2 als Kurve RESET ebenfalls dargestellt. Die Bedeutung des Signals RESET, das dem RS-Flipflop 10 zugeführt wird, soll später erklärt werden, wenn die Schaltungsanordnung mehr ins einzelne gehend beschrieben wird. Für den Augenblick genügt es zu sagen, daß das Signal RESET als Teil der eingangsseitigen Umsteuerung für den Setz- und den Rücksetzeingang S bzw, R des RS-Flipflops 10 verwendet wird,

Im Ruhezustand, wenn der Schalter 2 geschlossen ist, wird ein "1"-Signal dem Setzeingang S des RS-Flipflops 10 zugeführt. Ein "0"-Signal wird dem Rücksetzeingang R des RS-Flipflops vom Ausgang des NICHT-Gliedes 6 her zugeführt· Daher befindet sich das RS-Flipflop 10 im "Gesetzt"-Zustand. Der Rücksetzausgang Q^ des RS-Flipflops 10, der auf VO"-Potential liegt, ist mit einem dritten Eingang dea NOR-Gliedes 8 verbunden· Es ist ersichtlich, daß in

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diesem Zustand mindestens ein Eingang des NOR-Gliedes 8, nämlich der Eingang, der mit dem Schalter 2 verbunden ist, normalerweise auf "1"-Potential liegt. Dadurch wird der Ausgang des NOR-Gliedes 8 auf ^wO^II-Potential gehalten. Der Ausgang des NOR-Gliedes 8 nimmt den Wert "1" nur dann an, wenn alle seine Eingänge auf "0"-Potential liegen·

Wenn nun der Schalter 2 von Hand gedrückt wird, wird das Potential -V-qtj von dem zweiten Kontakt des Schalters abgetrennt· Dadurch wird es möglich, daß das Erdpotential das der logischen "O" entspricht, über den Y/iderstand 4-hinweg an den Eingang des NICHT-Gliedes 6 gelangt. Das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes 6 nimmt den Wert "1" an und wird dem Rücksetζeingang R des RS-Flipflops 10 zugeführt. Eine ¹¹O" wird außerdem über den Widerstand 4-an den Setzeingang S des RS-Flipflops 10 und schließlich an den ersten Eingang des NOR-Gliedes 8 angelegt. Das Signal, das durch das öffnen des Schalters 2 und die damit verbundenen Kontaktprellungen entsteht, ist als Kurve SV/ in Pig. 2 dargestellt. Das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes 6 ist in Fig. 2 ebenfalls dargestellt, und zwar als Kurve INV, Der Rücksetzausgang Q^ des RS-Flipflops 10 ändert nur dann seinen Zustand entsprechend den Signalen, die an seine Eingänge R und S angelegt sind, wenn das Rücksetzsignal HESET₁ das an den Eingang cp angelegt wird, vom Zustand "0" in den Zustand "1" übergeht, während gleichzeitig auch das Signal RESET von "1" zu "0" wechselt. Wenn das Signal RESET auf ¹¹O" übergeht, liegen alle drei Eingänge des NOR-Gliedes 8 auf "0". Dieser Zustand ermöglicht es dem Ausgang des

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NOR-Gliedes 8, den Zustand "1" anzunehmen· Der entsprechende Verlauf ist in Fig. 2 als Kurve NOR dargestellt. Wenn das Rücksetzsignal RESET den Wert "1" annimmt, ändert es den Zustand des RS-Flipflops ΊΟ entsprechend den Signalen, die an den Eingängen R und S anliegen· Da an dem Rücksetzeingang R des RS-Flipflops 10 eine "1" ansteht, wird das RS-Flipflop in den "Rückgesetzf-Zustand gebracht. Der Rücksetzausgang or des RS-Flipflops 10 nimmt den Wert "1" an. Dadurch wird der Wert "1" an den Eingang des NOR-Gliedes 8 angelegt, was dazu führt, daß der Ausgang " dos NOR-Gliedes den Wert ¹¹O" annimmt· Daher zeigt der Ausgang des NOR-Gliedes 8 den Wert "1" lediglich für eine kurze Zeit· Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung hängt davon ab, daß das RS-Flipflop 10 langsamer ist als das NOR-Glied 8· Diese Bedingung kann durch Anwendung von MOS-Feldeffekttransistortechniken leicht erfüllt werden. Der Ausgang des NOR-Gliedes 8 ist mit dem Triggereingang T einer Triggerstufe 12 verbunden. Wenn der Ausgang des NOR-Gliedes 8 den Wert "1" annimmt, wechselt die Triggerstufe 12 ihre Schaltlage· Es ist ersichtlich, daß unerwünschte Signale, die durch Kontaktprellen hervorgerufen sind, keinerlei Auswirkung auf die Triggerstufe 12 haben, weil diese unerwünschten Signale durch das NOH-Glied 8 nicht durchgeschaltet werden· Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Schaltung hohe Rauschunempfindlichkeit gewährleistet· Wenn der Schalter gedrückt ist, wird jedes Rauschen, das auf den Kontakteingangsleitungen erscheint, in der gleichen Weise behandelt wie das Kontaktprellen und nicht durch das NOR-Glied 8 durchgeschaltet·· Wenn der Schalter 2

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losgelassen wird und die Kontakte schließen, wird eine "1" an den Eingang des NICHT-Gliedes 6 angelegt, das wiederum eine "0" an den Rücksetzeingang R des RS-Flipflops 10 anlegt. Das Loslassen des Schalters 2 legt außerdem eine "1" an den Setzeingang S des RS-Flipflops 10. Beim nächsten Impuls des Rücksetzsignals RESET, der an den Eingang cp angelegt wird, wird das RS-Flipflop rückgesetzt und veranlaßt dabei, daß der Ausgang QZ den Wert "0" annimmt. Dadurch wird der Anfangszustand der Schaltungsanordnung für das nächste Niederdrücken des Schalters wieder hergestellt. Wenn der Schalter wieder gedrückt wird, wird die Schaltungsanordnung in der gleichen Weise arbeiten und die Triggerstufe 12 wird ihren Zustand wiederum ändern (Kurve Qfin Fig. 2).

Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach Pig. 1 sind Fig. 5 zu entnehmen. Alle Teile der Schaltungsanordnung, außer dem Schalter 2, sind auf einem einzigen Halbleitersubstrat aufgebaut, wobei die üblichen MOS-Feldeffekttransistortechniken Anwendung finden. Die Schaltungsanordnung ist so aufgebaut, daß sie nach dem Anreicherungsprinzip mit einem η-dotierten Substrat arbeitet. Dies bedeutet, daß die Gatt-Spannung gegenüber der Emitter-Spannung negativ sein muß, wenn der MOS-Feldeffekttransistor leiten soll. Der Anschluß für die Emitter-Elektrode ist mit Masse verbunden. Die Potentiale für die Schaltung sind so gewählt, daß Erdpotential der logischen "0" und ein negatives Potential, z.B. -15 V, einer logischen "1" entspricht. Die Versorgungsspannung -Vpp für die Kollektor-Elektrode liegt auf dem "1"-Potential. Die Versorgungsspannung -^gg für die Gatt-Elektrode, die an feldgesteuerte

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MOS-Widerstände angelegt ist, ist wesentlich stärker negativ als -V^ und kann beispielsweise bei -30 V liegen· Das bedeutet, daß, wenn ein MOS-Feldeffekttransistor leiten soll, eine "1" an seine Gatt-Elektrode angelegt wird·

Der Schalter 2 ist normalerweise geschlossen· Einer der Kontakte des Schalters 2 ist mit dem Potential -VjV₀ verbunden. Der andere Kontakt ist mit verschiedenen Teilen der MOSFET-Anordnung verbunden· Y/enn der Schalter 2 geschlossen wird, wird eine logische "1" (-Vp₁)) ⁹^ die "

MOSFET-Anordnung angelegt· Eine "1" vom Schalter 2 her wird an die Gatt-Elektrode des MOS-Feldeffekttransistors 7OA angelegt. Der Transistor 70A arbeitet als NICHT-Glied 6. Die Emitter-Elektrode des Transistors 7OA ist mit Masse verbunden· Die Kollektor-Elektrode des Transistors 7OA ist mit einem feldgesteuerten MOS-Widerstand 7OE verbunden· Die Kollektor-Elektrode des Transistors 7OA ist weiterhin die Ausgangsklemme des NICHT-Gliedes 6. Wenn ein "1"-Signal an die Gatt-Elektrode des Transistors 7OA angelegt wird, leitet dieser, so daß das Erdpotential an der Emitter-Elektrode zur Kollektor-Elektrode gelangen kann. Die Kollektor-Elektrode des Transistors 7OA ist mit einer der Anschlußklemmen eines MOS-Feldeffekttransi- stors 39G· verbunden, die als Eüoksetzeingang des RS-Flip- flops 10 dient.

Eine logische "1" vom Schalter 2 her wird weiterhin an die Gatt-Elektrode eines MOS-Feldeffekttransistors 71Δ angelegt, die als eine der Eingänge des NOR-Gliedes 8 dient, sowie an eine der Eingangsklemmen eines weiteren MOS-Feldeffekttransistors 39H, die als Setzeingang S des

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RS-Flipflops 10 dient. Im Normalzustand, wenn nämlich der Schalter 2 geschlossen ist, wird eine logische "1" an den Setzeingang S und vom negierenden Transistor 7C-A. eine logische "0" an den Rücksetzeingang R des RS-Flipflops 10 angelegt. Wenn in dieser Situation ein Rückset zsignal RESET den Wert "1" annimmt, wird der Transistor 39H leiten, weil dann an seine Gatt-Elektrode der Wert "1" angelegt wird. Dadurch ist es möglich, daß die "1" vom Schalter 2 her an die Gatt-Elektrode eines weiteren MOS-Feldeffekttransistors 39F gelangt. Wenn das negierte Rücksetzsignal RESET "wahr" ist, wird der Wert "1" auch an den MOS-Feldeffekttransistor 39G angelegt, was diesen in den leitenden Zustand versetzt. Wenn der Transistor 39G leitet, wird Erdpotential durch ihn hindurch an die Gatt-Elektrode eines MOS-Feldeffekttransistors 390 angelegt. Dies hindert den Transistor 390 am Leiten. Wenn nun das Rücksetzsignal RESET "wahr" und infolgedessen das negierte Rücksetzsignal RESET "falsch" ■ wird, werden die Transistoren 39G und 39H gesperrt. Das "bedeutet, daß der Transistor 390 immer noch nicht leitet, da an seiner Gatt-Elektrode keine logische "1" ansteht. Weil das Rucksetζsignal RESET "wahr" ist legt es "1"-Potential an die Gatt-Elektroden von weiteren MOS-FeIdeffekttransistoren 39D und 39E und versetzt diese jeweils in den leitenden Zustand. Da der Transistor 39D zu dem Transistor 390 in Serie geschaltet ist, hat die Tatsache, daß der Transistor 39D leitet, keinerlei Auswirkungen auf den Rest der Schaltung. Jedoch ist der Transistor 39E nunmehr leitend. Der Transistor 39H ist gesperrt worden, da das negierte Rücksetzsignal RESET den Wert "0" angenommen hat· Das "1"-Signal, das an die Gatt-Elektrode des Transistors 39F angelegt worden ist, wird

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jedoch für eine gewisse Zeit erhalten bleiben und in Abhängigkeit von den Kapazitätswerten des Feldeffekttransistors abklingen. Das Abklingen ist langsam genug, um den Transistor 39F hinreichend lange leitend zu halten, so daß das "O"-Signal durch den Transistor 39E und den Transistor 39F hindurch an die Gatt-Elektrode des Transistors 39A angelegt wird. Der Transistor 39^ und ein weiterer MOS-Feldeffekttransistor 39B sind miteinander in einer üblichen bistabilen Kippschaltung mit feldgesteuerten HOS-Widerständen 39R und 39X verbunden. Wenn die Gatt-Elektrode des MOS-Feldeffekttransistors 39A an Masse gelegt wird, wird der Transistor 39A am "

Leiten gehindert. Es wurde vorhin gezeigt, daß der Transistor 39C nicht leitet· Deshalb besteht keine leitende Verbindung vom Kontenpunkt Qp zu Masse, In diesem Falle erscheint die negative Spannung -V^p durch den feldgesteuerten MOS-Widerstand 39R hindurch am Knotenpunkt Qj₁. Dieses "1 "-Potential wird an die Gatt-Elektrode des MOS-Feldeffekttransistors 39B angelegt, so daß ein Strom durch den feldgesteuerten MOS-V/iderstand 39X fließen kann, der den Knotenpunkt Q^ auf Erdpotential festhält· Unter dieser Bedingung wird das RS-Flipflop gesetzt· Der Rücksetzausgang oder der Knotenpunkt Q^ ist mit der Gatt-Elektrode eines weiteren MOS-Feldeffekt- | transistors ?1C verbunden, die einen zweiten Eingang des NOR-Gliedes 8 bildet.

Das negierte Bücksetzsignal RESET wird an die Gatt-Elektrode eines weiteren MOS-Feldeffekttransistors 7ΊΒ angelegt, die einen dritten Eingang des NOR-Gliedes 8 bildet· Die drei Transistoren 71A,· 71B und 710 und der

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feldgesteuerte MOS-Widerstand 71R sind miteinander so verbunden, daß sie ein NOR-Glied mit drei Eingängen bilden. Der Ausgang des NOR-Gliedes wird durch die übliche Verbindung der Kollektor-Elektroden der drei Transistoren 71A, 71B und 710 gebildet und befindet sich auf "O"-Potential, solange nicht alle drei Eingänge des NOR-Gliedes auf "0" liegen. Sobald Jedoch diese Bedingung erfüllt ist, nimmt der Ausgang den Wert "1" an. Wie oben vermerkt, liegt der Eingang des Transistors auf "0"-Potential, Der Eingang des Transistors 7"IA liegt auf "1"-Potential, wenn der Schalter 2 nicht gedrückt wird· Die Eingangsgröße des Transistors 71B ist eine Rechteckwelle, die zwischen den Werten "0" und "1" wechselt, Ersichtlich liegt mindestens ein Eingang, nämlich der Eingang, der mit der Gatt-Elektrode des Transistors 71A verbunden ist, auf "1"-Potential. Auf diese Weise wird der Ausgang des NOR-Gliedes auf dem Wert "0" gehalten.

Wenn der Schalter 2 gedruckt wird, wird die "1" vom Schalter her nicht mehr langer in der oben beschriebenen Weise an die Schaltungsanordnung angelegt· Der Kontakt des Schalters kann ein beliebiges Potential annehmen. Daher kann das Erdpotential durch den feldgesteuerten MOS-Widerstand 48R hindurch an die Gatt-Elektrode des MOS-Feldeffekttransistors 70A und an den Setzeingang des RS-Flipflops 10 gelangen. Unter dieser Bedingung leitet der Transistor nicht und es fließt kein Strom durch den feldgesteuerten MOS-Widerstand 7OE in Richtung auf Masse, Deshalb liegt die Kollektor-Elektrode des Transistors 7OA auf "1"-Potential und es wird das "1"-Potential an den Rücksetzeingang' des RS-Flipflops 10 angeregt, der von einer/Anschlußklemmen des Transistors 39G gebildet wird. Weiterhin wird Erdpotential an den

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Setzeingang des RS-3?lipflops 10 angelegt, der eine der Anschlußklemmen des Transistors 39H ist.

Wenn das negierte Rucksetζsignal HESET "wahr" ist, wird die logische "1", die am Rücksetzeingang des RS-Flipflops 10 ansteht, durch den Transistor 39G hindurchgeleitet und an die Gatt-Elektrode des MOS-Feldeffekttransistors 39C angelegt. In ähnlicher Weise wird Erdpotential durch den Transistor 39H hindurchgeleitet und an die Gatt-Elektrode des Transistors 39^ angelegt.

Wenn nun das Rücksetzsignal RESET "wahr" und das negierte Rücksetzsignal RESET "falsch" wird, schaltet das RS-Flipflop 10 in einer Weise um, die der oben für das Setzen des RS-Flipflops 10 "beschriebenen ähnlich ist· Im einzelnen werden die Transistoren 39G und 39H gesperrt· Das bedeutet, daß der Transistor 39F nicht leitet, da an seiner Gatt-Elektrode keine negative Spannung anliegt· Das Rucksetζsignal RESET legt, wenn es "wahr" ist, "1"-Potential an die Gatt-Elektroden der Transistoren 39D und 39E und versetzt dadurch diese beiden Transistoren in den leitenden Zustand, Da der Transistor 39E zu dem Transistor 39S¹ in Serie geschaltet ist, wirkt sich die Tatsache, daß der Transistor 39E leitend ist, nicht auf i den Rest der Schaltung aus. Jedoch ist der Transistor 39D jetzt leitend· Der Transistor 39G ist gesperrt worden, da das negierte Rucksetζsignal RESET Erdpotential nommen hat. Jedoch wird das "1"-Signal, das an der Gatt-Elektrode des Transistors 39ö anliegt, für eine gewisse Zeit erhalten bleiben und in Abhängigkeit von den Kapazitatseigenschaften des Transistors· abklingen· Das Abklingen

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ist langsam genug, um den Transistor 39C so lange leitend zu halten, daß das Signal mit Erdpotential durch den Transistor 39D und. den Transistor 39C hindurchgehen und an die Gatt-Elektrode des Transistors 39B gelangen kann. Wenn die Gatt-Elektrode des Transistors 39B auf Erdpotential gelegt wird, wird der Transistor 39B gesperrt. Wie oben vermerkt, leitet der Transistor 39i* nicht. Es besteht also keine leitende Verbindung vom Knotenpunkt Q^ zu Masse. In diesem Falle erscheint die logische ¹¹I" durch den feldgesteuerten MOS-Widerstand 39X hindurch am Knotenpunkt Qjl· Diese logische "1" wird an die Gatt-Elektrode des Tranaistors 39Λ angelegt. Dies ermöglicht Stromfluß durch den feldgesteuerten MOS-Widerstand 39R» so daß der Knotenpunkt Qp auf Erdpotential gehalten wird. In diesem Zustand v/ird das RS-Flipflop rückgesetzt· Der Rücksetzausgang, der mit dem Knotenpunkt CJL übereinstimmt, ist, wie oben erwähnt, mit der Gatt-Elektrode des Transistors ?1C verbunden, die ein zweiter Eingang des NOK-Gliedes 8 ist.

Es sollte festgehalten werden, daß die Umschaltzeit des ES-Plipflops 10 sich über einen wesentlich längeren Zeitraum erstreckt als die Umschaltzeit des NOR-Gliedes 8. Daher geht, wenn der Schalter 2 niedergedrückt wird, die Eingangsgröße an der Gatt-Elektrode des Transistors ?1A lange, bevor die Eingangsgröße an der Gatt-Elektrode des Transistors 71C auf den Wert "1" geht, auf den Wert "0". Außerdem beginnt das RS-Flipflop nicht eher seinen Zustand zu wechseln, bis das Rücköetzsignal RESET "wahr" und das negierte Rücksetzsignal RESET "falsch" wird. Das bedeutet, daß die Eingangsgröße an der Gatt-Elektrode des Transistors 71B Erdpotential annimmt, bevor das RS-Flipflop 10

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damit beginnt, seinen Zustand zu wechseln» Daher liegen, wenn das RS-Flipflop mit dem Wechseln seines Zustandes beginnt, alle Eingänge des NOR-Gliedes 8 auf Erdpotential. Das bedeutet, daß keine leitende Verbindung zwischen Masse und dem Ausgang des NOR-Gliedes besteht. Die logische "1" kann also über den feldgesteuerten LIOS-Widerstand 71R hinweg.am Ausgang des NOR-Gliedes 8 erscheinen. Der Ausgang des NOR-Gliedes 8 ist mit den Eingang der Triggerstufe 12 verbunden, der von der Gatt-Elektrode eines weiteren MOS-Feldeffekttransistors 40Ξ gebildet wird. Wenn nun das RS-Plipflop seinen Schalt- %

zyklus vollendet, nimmt die Eingangsgröße der Gatt-Elektrode des Transistors 710 den Wert "1" an. Hierdurch wird wieder eine leitende Verbindung zwischen Masse und dem Ausgang des NOR-Gliedes 8 geschaffen, wodurch wiederum der Ausgang des NOR-Gliedes 8 auf den Wert "0" zurückgeschaltet wird. Wie ersichtlich, ist also der Ausgang des NOR-Gliedes 8 lediglich für eine sehr kurze Zeit auf "1"-Potential. Diese Zeit ist jedoch ausreichend, um es der Triggerstufe 12 zu ermöglichen, ihren Schaltzustand zu v/echseln.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Triggerstufe 12 g

beschrieben· Die Triggerstufe 12 umfaßt zwei MOS-JeIdeffekttransistoren 40C und 4OD, die mit Hilfe zweier feldgesteuerter MQS-Widerstände 4OR und 4OX zu einer üblichen Kippstufe zusammengeschaltet sind. So ist eine leitende Verbindung zu Masse hin geschaffen, wenn beispielsweise der Transistor 4OC leitet· Dadurch wird der Knotenpunkt Q^, am Setzausgang der Triggerstufe 12 auf Erdpotential gehalten· Dieses Erdpotential wird wiederum

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an die Gatt-Elektrode des Transistors 4OD angelegt, was diesen gesperrt hält. Das "bedeutet, daß der Knotenpunkt Qm , der dem Rücksetzausgang der Triggerstufe 12 zugeordnet ist, über den Widerstand 40X auf "1"-Potential gehalten wird. Diese logische "1¹¹ wird an die Gatt-Elektrode des Transistors 400 angelegt, was diesen leitend hält. Die Triggerstufe 12 umfaßt außerdem einen MOS-Feldeffekttransistor 4OA, der ein sofortiges Rücksetzen der Triggerstufe ermöglicht. Seine Arbeitsweise ist die folgende: Wenn eine logische "1" an die Anschlußklemme C_D angelegt wird, gelangt sie an die Gatt-Elektrode des Transistors 4OA. Hierdurch wird der Transistor 4OA leitend und es wird eine Verbindung zwischen dem Knotenpunkt Qm am Setzausgang der Triggerstufe 12 und Masse hergestellt. Die Triggerstufe 12 umfaßt außerdem einen MOS-Feldeffekttransistor 4OB, der einen direkten Setzeingang für die Triggerstufe bildet und in genau der gleichen Weise wie der Transistor 4OA arbeitet, abgesehen davon, daß er eine Verbindung mit Masse für den Knotenpunkt QZ am Rücksetzausgang der Triggerstufe 12 schafft. Die Eingänge für direktes Setzen und direktes Rücksetzen an der Triggerstufe 12 können verwendet werden, um der Schaltung bei Betriebsbeginn einen Anfangswert zu geben.

Wie oben bemerkt, wird der Eingang der Triggerstufe 12 nur für eine sehr kurze Zeit auf "1"-Potential gehalten· Deshalb ist der Normalzustand für den Eingang der Triggerstufe 12 eine "0"· Die Eingangsgröße für die Triggerstufe 12 wird an die Gatt-Elektrode eines MOS-Feldeffekttransistors 4OE angelegt, der mit einem feldgesteuerten MOS-Widerstand 4OY zu einem NIOHT-GIied zusammengeschaltet

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ist· Die Eingangsgröße an der Gatt-Elektrode des Transistors 4OE zeigt somit normalerweise den Wert ¹¹O", und die Kollektor-Elektrode des Transistors 4OE wird normalerweise auf dem V/ert "1" gehalten. Dieses "1 "-Signal wird an die Gatt-Elektrode von weiteren MOS-Feldeffekttransistoren 4OK und 4OL angelegt. Eine der Anschlußklemmen des Transistors 4OK ist mit dem Knotenpunkt Qm am Setzausgang der Triggerstufe 12 verbunden, während die andere Anschlußklemme des Transistors 4OK mit der Gatt-Elektrode eines MQS-Feldeffekttranoistors 4OF verbunden ist. Es soll nun angenommen werden, daß die Triggerstufe 12 gesetzt sei· Das bedeutet, daß der Knotenpunkt sich auf "1"-Potential befindet. Dadurch wird "1"-Potential an die Gatt-Elektrode des Transistors 4OD angelegt, um für den Knotenpunkt Q^, der wiederum mit der Gatt-Elektrode des Transistors 400 verbunden ist, eine Verbindung zu Masse zu schaffen. Auf diese Weise wird das Leiten des Transistors 4OC verhindert und der Knotenpunkt Qm im "1"-Zustand gehalten. Da die normale Eingangsgröße für die Triggerstufe eine logische "0" ist, liegt nun die Kollektor-Elektrode des Transistors 4OE, die mit der Gatt-Elektrode des Transistors 4OK verbunden ist, auf "1"-Potential. Infolgedessen kann der Transistor 4OK leiten. Dies ermöglicht es dem "1"-Signal, an die Gatt-Elektrode eines MOS-Feldeffekttransistors 4OF zu gelangen, wodurch dieser in den leitenden Zustand versetzt wird· Die Eingangsgröße für die Triggerstufe 12 wird fernerhin an die Gatt-Elektrode eines MOS-FeIdeffekttransistors 4OG angelegt, der zu dem Transistor 4OF in Serie geschaltet ist· Jedoch ist die normale Eingangsgröße für die Gatt-Elektrode des Transistors 4OG eine logische "0"· Deshalb leitet der Transistor 4OG im

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Normalfalle nicht. Wenn ein "1"-Signal an den Eingang der Triggerstufe 12 angelegt wird, "beginnt der Transistor 4OE zu leiten. Das bedeutet, daß die Kollektor-Elektrode des Transistors 4OE Erdpotential annimmt, bzw. das "0"-Potential, welches an die Gatt-Elektrode des Transistors 40K angelegt wird· Zu diesem Zeitpunkt beginnt jedoch der Transistor 40G zu leiten, da die Eingangsgröße der Triggerstufe 12 den V/ert "1" angenommen hat, der an die Gatt-Elektrode des Transistors 40G angelegt wird. Wie oben vermerkt, ist der Transistor 40F .bereits im leitenden Zustand, da an seine Gatt-Elektrode ein "1"-Signal über den Transistor 40K angelegt ist. Damit ist eine leitende Verbindung zwischen Masse und dem Knotenpunkt Qm am Setzausgang der Triggerstufe geschaffen. Diese Verbindung hat ein Sperren des Transistors 40D zur Folge und versetzt den Transistor 4OG in den leitenden Zustand, um die leitende Verbindung zu dem Knotenpunkt Q_m am Setzausgang aufrechtzuerhalten. Es sollte festgehalten werden, daß an die Gatt-Elektrode des Transistors 4OK eine logische "0" angelegt ist, die den Transistor 4OK sperrt, der seinerseits den Transistor 4OF sperrt· Die negative Ladung, die sich an der Gatt-Elektrode des Transistors 4OK aufgebaut hat, bleibt jedoch für einen hinreichend langen Zeitraum bestehen, um den Transistor,40F leitend zu halten, bis die Triggerstufe ihre Schaltlage geändert hat.

Der Eingang der Triggerstufe 12 ist ferner verbunden mit der Gatt-Elektrode eines MOS-Feldeffekttransistors 4OH, der mit dem MOS-Feldeffekttransistor 4OJ in Serie liegt. Die Gatt-Elektrode des Transistors 4OJ ist mit einer der

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Anschlußklemmen eines MOS-Feldeffekttransistors verbunden, dessen andere Anschlußklemme mit dem Knotenpunkt Q^ am Rücksetzausgang der Triggerstufe 12 verbunden ist. Die Transistoren 4OL, 4OJ und 4OH bewirken die Umschaltung der Triggerstufe 12, wenn sie sich ursprünglich im rückgesetzten Zustand befunden hat, in genau der gleichen Weise wie die Transistoren 4OK, 4OF und 4OG.

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Claims

- 20 Patentansprüche

1.)In MOS-Feldeffekthalbleitertechnik herstellbare Kippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Verknüpfungsglied (8), dem ein-erstes (SV/), ein zweites (RESET) und ein drittes (Q₁^) digitales Eingangssignal mit jeweils einem ersten oder zweiten Zustand zugeführt werden und die ein digitales, in einem ersten oder in einem zweiten Zustand befindlichen Ausgangssignal (NOR) abgibt, das nur dann den zweiten Zustand annimmt, wenn alle Eingangssignale den ersten Zustand aufweisen, und eine Ansteueranordnung (6, 10) umfaßt, die das erste und das zweite Eingangssignal empfängt und das dritte Eingangssignal (qZ) in Abhängigkeit von den ersten beiden Eingangs signal en (SV/, RESET) gemäß der Regel liefert, daß das dritte Eingangssignal (Ο™) in seinem ersten Zustand ist, wenn das erste und das zweite Eingangssignal (SV/ bzw. RESET) in ihrem zweiten Zustand sind, und in seinem zweiten Zustand, wenn das erste (SW) und das zweite (RESET) Eingangssignal in ihrem ersten Zustand sind, und zwar in der Weise, daß das dritte Eingangssignal (OZ) in seinem zweiten Zustand erst geliefert wird, nachdem das digitale Ausgangssignal (NOR) des Verknüpfungsgliedes (8) seinen zweiten Zustand angenommen hat, aber noch bevor das zweite Eingangssignal (RESET) wieder seinen zweiten Zustand annimmt.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verknüpfungsglied (8) .eine Triggerstufe (12)

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na.chgeschaltet ist, die derart ausgebildet ist, daß sie ihre Schaltlage verändert, wenn das Ausgangssignal (NOR) des Verknüpfungsgliedes den zweiten Zustand annimmt.

3. Kippschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe des ersten digitalen Eingangssignals (SV/) ein von Hand betätigter Kurzzeitschalter (2) vorgesehen ist·

4, Kippschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteueranordnung (6, 8) ein NICHT-Glied (6), dem das erste digitale Eingangssignal (SW) zugeführt wird, und eine bistabile Kippstufe (10) umfaßt, die einen Setzeingang (S), einen Rücksetzeingang (R), einen Taktimpulseingang (cp) zum Empfang eines vierten digitalen Eingangssignals (RESET), welches das Komplement des zweiten digitalen Eingangssignals (RESET) ist, und einen Rücksetzausgang (Qjjp zur Abgabe des dritten digitalen Eingangocignals (φ?) aufweist und ihre Schaltlage in Abhängigkeit von den Signalen ändert, die an ihrem Setzeingang (P) und an ihrem Rücksetzeingang (R) anliegen, wenn das vierte digitale Eingangssignal (RESET) sich in seinem zweiten Zustand befindet,

5· Kippschaltung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe (10) einen ersten MOS-Peldeffekt-• transistor (39G), der eine erste Anschlußklemme, der das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes (6) zugeführt wird, eine zweite Anschlußklemme, die mit dem Rück-

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setzeingang der bistabilen Kippstufe (10) verbunden ist, und einen Gatt-Anschluß aufweist, welchem das zweite digitale Eingangssignal (EESE'f) zugeführt wird, und einen zweiten MOS-Feldeffekttransistor (39H) enthält, der eine erste Eingangsklemme, welcher das erste digitale Eingangssignal (SW) zugeführt wird, eine zweite Eingangsklemme, welche mit dem Setzeingang der bistabilen Kippstufe (10) verbunden ist, und einen Gatt-Anschluß aufweist, welchem das zweite digitale Eingangssignal (KELJEÖ?) zugeführt wird.

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