一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)rs觸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，屬于數(shù)字電路【技術(shù)領(lǐng)域】。包括三個與非門G1、G2和G3，兩個與門AND1和AND2。三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入為S、R，兩個輸出為Q、N。G3的四輸入端的輸入分別為S、R、Q、N，G1的三個輸入端分別連接G3的輸出端、S、AND2的輸出端，G2的三個輸入端分別連接G3的輸出端、R、AND1的輸出端；AND1的兩個輸入端均連接G1的輸出Q，AND2的兩個輸入端均連接G2的輸出N。本發(fā)明能獲取01,10,11三種穩(wěn)定狀態(tài)，實現(xiàn)多值邏輯，結(jié)構(gòu)簡單易行，為構(gòu)建基于數(shù)字電路的分子計算機提供技術(shù)支持。
【專利說明】一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，屬于數(shù)字電路【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]分子計算是基于多值邏輯的，而三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器是構(gòu)建基于數(shù)字邏輯電路的分子計算的基礎(chǔ)部件之一。分子計算以緘基(A、T、C、G)編碼的DNA為“數(shù)據(jù)”，以DNA生化反應(yīng)為“運算”，反應(yīng)前的DNA作為問題的“輸入”，反應(yīng)后DNA為“輸出”，經(jīng)多項式時間“運算”，
最終獲得并讀出“答案”。
[0003]分子計算是一種基于空間的處理模式，它通過高效的信息編碼和巨大的并行存儲及處理系統(tǒng)，能同時生成、處理和存儲指數(shù)個數(shù)據(jù)，實現(xiàn)指數(shù)的加速計算和時空復(fù)雜性轉(zhuǎn)換。
[0004]分子計算的編碼中的A，T, G, C可以通過用兩位二進制來表示四種狀態(tài)，00表示空狀態(tài)，01表示O狀態(tài)，10表示I狀態(tài)，11即包含01也包含10。
[0005]DNA作為信息的載體，存儲容量是非常大的，但是容器中DNA存在不可控性，且DNA鏈使用后不可復(fù)用等劣勢。利用集成電路技術(shù)的形式來實現(xiàn)DNA計算的結(jié)構(gòu)，從而很好地結(jié)合二者的優(yōu)點，實現(xiàn)一個新的體系結(jié)構(gòu)。
[0006]01, 10，11是使用較多的狀態(tài)，目前基本的RS觸發(fā)器只能獲得01，10兩種穩(wěn)定態(tài)，無法獲得穩(wěn)定的11狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有RS觸發(fā)器不能獲得11狀態(tài)的問題，提出一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，能獲取01，10, 11三種穩(wěn)定狀態(tài)。
[0008]一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，包括三個與非門Gl、G2和G3，兩個與門ANDl和AND2。其中，Gl和G2分別包括三輸入端和一輸出端，G3包括四輸入端和一個輸出端，ANDl和AND2分別包括兩個輸入端和一個輸出端。三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入為S、R，兩個輸出為Q、N，即分別為Gl和G2的輸出。
[0009]組成部分間的連接關(guān)系為:G3的四輸入端的輸入分別為S、R、Q、N，Gl的三個輸入端分別連接G3的輸出端、S、AND2的輸出端，G2的三個輸入端分別連接G3的輸出端、R、AND1的輸出端；AND1的兩個輸入端均連接Gl的輸出Q，AND2的兩個輸入端均連接G2的輸出N。
[0010]所述ANDl和AND2的作用為產(chǎn)生延遲。
[0011]當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R為不同邏輯電平時,兩個輸出端Q和N為兩種互補的穩(wěn)定狀態(tài)，即Q和N分別輸出01和10，或者分別輸出10和01。所述穩(wěn)定狀態(tài)的含義為不受外界干擾而變化，一旦輸出既能持續(xù)保持的狀態(tài)。
[0012]當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R均為高電平時，觸發(fā)器保持上一個狀態(tài)不變。
[0013]當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R均為低電平時，觸發(fā)器輸出端Q和N均為1，且能持續(xù)保持。[0014]所述的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器能夠獲得穩(wěn)定的01，10和11三種狀態(tài)。
[0015]所述的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，其特征方程為:
[0016]Qn+1 = S+QnR
[0017]Nn+1 = R+NnS
[0018]其中，QlP Nn分別表示第η時刻的輸出端狀態(tài)，Qn+1和Nn+1分別表示第η+1時刻的輸出端狀態(tài)。
[0019]有益效果
[0020]本發(fā)明的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器能獲取01，10，11三種穩(wěn)定狀態(tài)，實現(xiàn)多值邏輯，結(jié)構(gòu)簡單易行，為構(gòu)建基于數(shù)字電路的分子計算機提供技術(shù)支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的邏輯符號圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的電路圖；
[0023]圖3為【具體實施方式】中三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的仿真圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例，對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進行進一步說明。
[0025]本發(fā)明的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的邏輯符號如圖1所示，其內(nèi)部電路如圖2所示，包括三個與非門G1、G2和G3，兩個與門ANDl和AND2。其中，Gl和G2分別包括三輸入端和一輸出端，G3包括四輸入端和一個輸出端,ANDl和AND2分別包括兩個輸入端和一個輸出端。三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入為S、R，兩個輸出為Q、N,即分別為Gl和G2的輸出。
[0026]所述Gl的三輸入端分別為al、bl、cl, 一輸出端為Q,
[0027]所述G2包括三輸入端a2、b2、c2和一輸出端N，
[0028]所述G3包括四輸入端a3、b3、c3、d3和一個輸出端e3,
[0029]所述ANDl包括兩個輸入端Al、BI和一個輸出端Cl。
[0030]所述AND2包括兩個輸入端A2、B2和一個輸出端C2。
[0031]連接關(guān)系為:a3連接Q，b3連接N，c3連接R，d3連接S ;e3分別連接bl和b2，S分別連接al和c3，R分別連接a2和d3，Al和BI連接Q, A2和B2連接N, Cl連接c2, C2連接
cl ο
[0032]當R=0，S=I時，觸發(fā)器狀態(tài)直接置為01。不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)如何，G3的輸出為1，即Gl和G2的第二個輸入端均為I ;G2的第一個輸入端為為0，使得N為1，再反饋到Gl的第三個輸入端，使得Q為0，若此時R信號消失后(即返回1)，G3的輸出仍然為1，由于有Q端的O接回G2的另一個輸入端，因此觸發(fā)器為01狀態(tài)；
[0033]當R=l，S=O時，觸發(fā)器狀態(tài)直接置為10。不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)如何，G3的輸出為1，即Gl和G2的第二個輸入端均為I ;G1的第一個輸入端為為0，使得Q為1，再反饋到G2的第三個輸入端，使得N為0，若此時S信號消失后(即返回1)，G3的輸出仍然為1，由于有N端的O接回Gl的另一個輸入端，因此觸發(fā)器為10狀態(tài)；
[0034]當R=l，S=I時，此時觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。Gl，G2的第一個輸入端均為I ;假設(shè)原來狀態(tài)Qn= l，Nn = 0，G3輸出端為1，即G1、G2的第二個輸入端為I，Gl第三個輸入端為0，G2第三個輸入端為1，故觸發(fā)器新的狀態(tài)Qn+1 = I, Nn+1 = O ;初始狀態(tài)Qn = O，Nn = I時，狀態(tài)同樣保持原態(tài)，有記憶功能；假設(shè)初始狀態(tài)為Qn = 1，Nn = 1，G3輸出端為O，即Gl、G2的第二個輸入端為O，此時新狀態(tài)與初始狀態(tài)一致。
[0035]當R=0，S=O時，Gl和G2的第一個輸入端為分別為O和O ;觸發(fā)器被強制置為Qn+1 =1，Nn+1 = 1，當兩個負脈沖同時撤除變?yōu)镽=l，S=I時，G3的輸出為0，即Gl和G2的第二個輸入端均為O ;Q和N通過各自的與門后，與第二個輸入端信號同時到達Gl和G2，此時Q端，為1，N段也為1，觸發(fā)器為11狀態(tài)，狀態(tài)得以保存。
[0036]仿真結(jié)果見圖3，說明此三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器具有穩(wěn)定的01、10和11三態(tài)。其真值表為:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，其特征在于:包括三個與非門G1、G2和G3，兩個與門ANDl和AND2 ;其中，Gl和G2分別包括三輸入端和一輸出端，G3包括四輸入端和一個輸出端，ANDl和AND2分別包括兩個輸入端和一個輸出端；三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入為S、R，兩個輸出Q、N分別為Gl和G2的輸出； 組成部分間的連接關(guān)系為:G3的四輸入端的輸入分別為S、R、Q、N，G1的三個輸入端分別連接G3的輸出端、S、AND2的輸出端，G2的三個輸入端分別連接G3的輸出端、R、ANDl的輸出端；AND1的兩個輸入端均連接Gl的輸出Q，AND2的兩個輸入端均連接G2的輸出N ； 當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R為不同邏輯電平時，兩個輸出端Q和N為兩種互補的穩(wěn)定狀態(tài)； 當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R均為高電平時，觸發(fā)器保持上一個狀態(tài)不變； 當三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器的兩個輸入S、R均為低電平時，觸發(fā)器輸出端Q和N均為1，且持續(xù)保持； 所述的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，其特征方程為:
Qn+1 = S+QnR
Nn+1 = R+NnS 其中，Qn和Nn分別表不 第η時刻的輸出端狀態(tài),Qn+1和Nn+1分別表不第η+1時刻的輸出端狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，其特征在于:所述穩(wěn)定狀態(tài)的含義為不受外界干擾而變化，一旦輸出既能持續(xù)保持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持多值邏輯的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器，其特征在于:所述的三穩(wěn)態(tài)RS觸發(fā)器能夠獲得穩(wěn)定的01，10和11三種狀態(tài)。
【文檔編號】H03K3/01GK103701450SQ201310729152
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】李艷梅, 馬天寶, 任會蘭, 寧建國, 余文 申請人:北京理工大學(xué)