Geschichte des flankengetriggerten D-Flip-Flop-Designs mit drei SR-Latches

Ich interessiere mich für die Geschichte des Logikdesigns für das flankengetriggerte D-Flip-Flop, wie es im SN7474 verwendet wird. Das Design besteht aus drei Set-Reset-Latches (insgesamt sechs NAND-Gatter) pro Flip-Flop.

Weiß jemand, in welchem ​​Jahr der SN7474 eingeführt wurde, oder hat jemand ein frühes Datenblatt dafür (vor dem TTL-Datenbuch für Konstrukteure, 1. Ausgabe von 1973)? Ich habe es bereits 1967 in Verteilerkatalogen gefunden (Jahr bearbeitet am 21.07.2017, zuvor schrieb ich 1971).

Ein weiteres frühes Datenblatt, das ich gefunden habe, das dieses spezifische Logikdesign für ein flankengetriggertes D-Flip-Flop verwendet, stammt von einem TTL-Chip, der nicht zur 7400-Serie gehört, dem Motorola MC3060/3160, der ein Mitglied der MTTL III MC3000/MC3100-Serie ist .Der MC3060 wird im IC-Datenbuch von Motorola 1968 auf Seite 4-138 behandelt. Das 1976 TI TTL Data Book For Design Engineers 2nd Ed. listet den SN74H74 als direkten Ersatz für den MC3060 auf.

Ich habe US-Patente nach flankengetriggerten Flip-Flop-Designs durchsucht, aber keines speziell für das Design mit drei SR-Latches gefunden.

Das Thema entstand als Ergebnis einer Diskussion auf einer privaten Mailingliste bezüglich der Tatsache, dass das herkömmliche JK-Master-Slave-Flip-Flop-Design NICHT flankengesteuert ist; Impulse auf J und/oder K, während der Takt hoch, aber stabil ist, können die Q- (und Nicht-Q-) Ausgänge des FF an der folgenden abfallenden Flanke des Takts beeinflussen. Dieses Verhalten ist als "Pulse Catching" bekannt, und ein solches Flip-Flop wird richtigerweise als pulsgesteuert oder pegelgesteuert bezeichnet, jedoch nicht als flankengesteuert. Frühe Datenblätter zu JK-Master-Slave-Flip-Flops hatten tatsächlich die korrekte Terminologie und gaben ausdrücklich an, dass sich J und K nicht ändern sollten, während die Uhr hoch ist.

Es gibt echte flankengetriggerte JK-Flipflops, die eine Ableitung des Drei-SR-Latch-D-FF-Designs verwenden und effektiv einen internen D-Eingang für das FF aus J, K und Q (und / oder Nicht-Q) erzeugen. Das 74x109 ist ein Beispiel dafür, das eine Nicht-K-Eingabe anstelle von echtem K verwendet.

Master-Slave-D-Flip-Flops werden im Gegensatz zu JK-Master-Slave effektiv flankengesteuert. Es ist möglich, ein echtes flankengetriggertes JK-Master-Slave-Flipflop zu bauen, indem ein D-Master-Slave mit dem intern erzeugten D wie oben beschrieben verwendet wird.

Flankengetriggerte CMOS-Flip-Flop-Designs basieren fast immer auf einem Master-Slave-Design mit Übertragungsgattern.

Ich weiß mit Sicherheit, dass der Eniac SR-Latches in seiner Akkumulatorprogramm-Steuereinheit mit 6SN7 verwendet hat. Da muss irgendwo ein flankengetriggerter D-Flop drin sein. Sind Röhren dabei? Oder in dieser Geschichtssache streng auf Halbleiterbauelemente beschränkt? (Und vielleicht habe ich noch einige SN7474-Teile von 1972. Ich weiß, dass ich sie hatte, bevor ich das schicke Datenbuch bekommen konnte – was mich später sehr freute. Mein Gedächtnis ist vage, aber ich hätte vielleicht 5 Dollar zurückgezahlt dann dafür. Ich erinnere mich jedoch sehr gut, dass ich es bekommen habe.)
Röhrenbasierte SR-Latches (bistabile Latches oder bistabile Multivibratoren, obwohl zu dieser Zeit normalerweise nicht so genannt) existierten in den 1940er Jahren. AFAIK, es gab nie flankengetriggerte Flip-Flops im modernen Stil (IC der 1970er Jahre), die in Röhrengeräten oder sogar Geräten mit diskreten Transistoren verwendet wurden, da dies eine enorme Ressourcenverschwendung wäre. Röhren-FFs wurden oft aufgrund eines kapazitiv gekoppelten Eingangs flankengesteuert, der manchmal auch mit diskreten Transistoren und sogar mit frühen IC-Designs verwendet wurde.
Danke Eric für die Korrektur an der engen Stelle, die du machst. Ich sammle, dass Ihre Frage kaum an der Oberfläche kratzt, und ich bin sehr an einem Papier zu dem Thema interessiert, das Sie schreiben könnten, wenn alles gesagt und getan ist.
Ich habe nicht vor, eine Abhandlung darüber zu schreiben, aber wenn ich Informationen von Quellen außerhalb dieses Forums erhalte, werde ich sie hier veröffentlichen. Ich nehme an, es ist nicht verwunderlich, dass es schwierig ist, diese Art von historischen Informationen zu finden, wenn man bedenkt, dass sich jeder normalerweise auf die neuesten und besten Teile konzentriert. (Mich eingeschlossen.) Abgesehen davon, dass ich hier und in anderen Online-Foren frage, werde ich einige Zeit in der Bibliothek der Colorado School of Mines verbringen und Elektronikzeitschriften aus den 1960er Jahren lesen.
Ich denke, Ihre Bemühungen (und die durch diesen Prozess gewonnenen Erkenntnisse) sind lohnenswert und sollten nach Möglichkeit zum Nutzen anderer erfasst werden. Aber natürlich nur, wenn Sie sich diesen letzten Schritt leisten können.
Eine Möglichkeit, Strom auf Silizium zu sparen, ist die Verwendung dynamischer Logik, die zu Beginn des Taktzyklus zurückgesetzt wird und dann Zustandsänderungen erfasst. (Ich glaube, ich habe das richtig gesagt). Dies kann die 1990er-Version des 3-Latch-FF sein.
Latch-Schaltungen wurden lange vor den 60er Jahren „erfunden“. Suchen Sie nach Eccles-Jordanien. (um 1918-1920)
Danke, Jim, aber ich kenne die frühe Geschichte von Multivibratoren und Flip-Flops mit Röhren, Transistoren und sogar Elektromechanik. Vielleicht war ich nicht klar genug, dass ich nach der Geschichte einer ganz bestimmten Art von flankengetriggertem D-Flip-Flop suche.
@analogsystemsrf, vor den späten 1960er Jahren verwendeten fast alle Computer und komplexen digitalen Systeme Latches anstelle von echten flankengetriggerten D FF, die im aktuellen Design allgegenwärtig sind, um die Anzahl der Komponenten zu minimieren. Dynamische Logik (z. B. Domino-Logik) wurde viele Jahre lang in MOS sowohl für eine geringe Anzahl von Komponenten als auch für eine geringe Verlustleistung verwendet. TTL ab Ende der 1960er und CMOS hauptsächlich ab Ende der 1980er Jahre machten das echte flankengetriggerte D FF normalerweise zu einem besseren Kompromiss.

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Der Block II Apollo Guidance Computer (1965) verwendete die flankengetriggerte Flip-Flop-Schaltung mit drei SR. Ich weiß nicht, ob dies der Ursprung der Schaltung war, aber das verschiebt das Datum ein paar Jahre zurück. Die Schaltung ähnelt dem Flipflop des 7474, verwendet jedoch NOR-Gatter anstelle von NAND-Gattern.

Der AGC war einer der ersten IC-basierten Computer, der aus NOR-Gattern aufgebaut war. Es wurden ausgiebig SR-Latches verwendet; Das flankengesteuerte Flip-Flop ist nicht so verbreitet, wird aber zum Beispiel hier und hier verwendet . Eine Variante mit sieben Toren ist da .

(Dank an Mike Stewart für die Informationen.)

Schema eines flankengetriggerten Flip-Flops, das aus 6 NOR-Gattern aufgebaut ist.

Bearbeiten: Ich bin auf ein Dokument von 1966 gestoßen, das dies als "Westinghouse-Flip-Flop" bezeichnet ( Apollo Block II und LEM Computer Design Review Seite E-1). American Microelectronics Data 1964-1965 zeigt den "Sechs-Gate-Binärzähler" Westinghouse WM-2203, der diese Schaltung verwendet. Es gibt auch ein Westinghouse-Patent 3018388A für ein Flip-Flop, das verwandt sein könnte. Schließlich beschreibt dieses NASA-Dokument aus dem Jahr 1966, wie Westinghouse einen Stromversorgungs-Synchronisierer-IC unter Verwendung dieser Flip-Flop-Schaltung baute, die als "Sechs-Gate-Binär" bezeichnet wird. Ich schließe daraus, dass Westinghouse eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung dieses Flip-Flops gespielt hat.

Wie gezeichnet, ist es ein flankengetriggertes T-Flip-Flop, aber es ist dem flankengetriggerten D FF-Design eindeutig sehr ähnlich. Bei einem D FF wäre 37224 Pin E der D-Eingang des FF (anstatt mit 37726 Pin K verbunden zu sein), und 37721 Pin B wäre mit 37224 Pin K verbunden. Ich frage mich, ob das Instrumentation Laboratory technische Notizbücher hat, die das Design dokumentieren Verfahren.

Lesen Sie das RTL-Buch von Don Lancaster aus dem Jahr 1968. Es ist auf http://www.archive.org zu finden

RTL kam vor TTL und um S. 112 herum beschreibt er FF's im Detail, aber kein Komponenten-Datenbuch.

aber wenn Sie dort suchen, finden Sie auch alle Datenbücher.

Diese WWW-Seite funktioniert bei mir nicht. Nur zu deiner Information.
Danke. Was? Die Wayback-Maschine? Ich benutze das nur, um alte, nicht mehr funktionierende Weblinks zu finden. Don Lancaster RTL eingesteckt und konnte es nicht finden. Sind Sie dazu in der Lage? Wenn ja, würde ich mich über einen vollständigeren Link freuen.
Ich habe das und Datenbücher gelesen, die RTL abdecken, und soweit ich das beurteilen kann, gab es keine echten flankengesteuerten D-Flip-Flops, geschweige denn das Drei-SR-Latch-Design. Ich habe auch keine in DTL oder ECL gefunden.
Vorläufig muss ich meinen vorherigen Kommentar zurücknehmen. Es sieht so aus, als ob der MC778/878 (mW RTL) das Drei-SR-Latch-Design verwendet und flankengesteuert ist. Es wird in Lancasters RTL-Kochbuch ab Seite 128 beschrieben, aber er macht nicht wirklich darauf aufmerksam, dass es wirklich flankengesteuert ist. Es erscheint im Motorola IC-Datenbuch von 1968, jedoch ohne vollständige Daten, die im Datenbuch von 1968 enthalten sind. Es ist grober als der MC3060 und der SN7474, da die asynchrone Voreinstellung und das Löschen nur funktionieren, wenn die Uhr hoch ist. Es ist nicht klar, dass es älter als der MC3060 ist.
Tippfehler! Ich meinte, dass die vollständigen Daten zum MC778 im IC-Datenbuch von Motorola 1969 erschienen, im Gegensatz zu nur einer Erwähnung im Buch von 1968.
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