Главная - Литература

0 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

!у=л1 кг

ственно закрыт и транзистор VT4, В результате на выходе элемента появвтсг напряжение низкого уровня, соответствующее логическому 0. Если же хоть цд одни из входов элемента подать напряжение низкого уровня, то эмиттерны переход транзистора VT1 откроется, а транзисторы VT2 и VT5 будут закрыты Транзистор VT3 отщюется за счет тока, протекающего через резистор Rg,

войдет в режим насыщения. Соот-/г-иг ветственио отщюется транзистор VT4

и иа выходе элемента появится на пряжение высокого уровня, соответствующее логической 1. Следовательно рассмотренный элемент выполняет функ-/- цию И-НЕ,

В состав микросхем серий ТТЛ входит также логический элемент И-НЕ без коллекторной нагрузки в выходной каскаде. Это так называемый элемент И-НЕ с открытым коллектором Он предназначен для работы на внешню» нагрузку, в качестве которой могут быть использованы электромагнитные реле, индикаторные приборы и т. д. Напомним, что структура КМДП является идеальным переключателем напряжения. Такой переключатель содержит два МДП транзистора с каналами р- и п-тяпов. При иодаче иа вход переключателя напряжения высокого уровня открывается п-капальиый траизист(ф и закрывается р-каяальный. На рис. 7 изображены схемы базовых элементов И-НЕ (а) и ИЛИ-НЕ (б) микросхем КМДП. Напряжение низкого уровня (логический 0) будет на выходе элемента И-НЕ только при Одновременной подаче напряжений высокого уровня (логических 1) иа все входы XI-ХЗ. Если напряжение хотя бы на одном из входов (например, XI) будет низкого уровня, то закроется п-канальный транзис-

Рис. 6. Схема базового элемента И - ИЕ травэисторно-?ранэнсторно<! логики

1*--1-1

Т=хттл

х/~л

h vrf

Х2-И

Рис. 7. Схемы базового алемента И-ИБ и базового влемеата ИЛИ-НЕ сернб КМД 18



и откроется р-канальный транзистор VT1, через канал которого вы-тор VT . подключается к источнику питания. Таким образом, на выходе ход """pgjpeKHe высокого уровня, соответствующее логической 1. будет на дддд базового логического элемента ИЛИ-НЕ на К1М,ДП ах участки схемы, содержащие последовательно и параллельно вклю-структур , ду поменять местами (рис. 7,6).

""п жде чем перейти к детальному рассмотрению наиболее распространен-пий микросхем и цифровых устройств на их базе, остановимся на ос-ых параметрах логических элементов. К ним относятся напряжение источ-новных уровни напряжений логического О и логической 1, нагрузочная ""обность, помехоустойчивость и быстродействие, потребляемая мощность. " Микросхемы ТТЛ рассчитаны на напряжение источника питания 5В±10%. Большая часть микросхем иа КМДП структурах устойчиво работает при на-пряжешш питания 3-15 В, некоторые - при напряжении 9В±107о. Уровни логических О и 1 должны отличаться возможно больше. Различают пороговое напряжение логической 1 t/nop наименьшее напряжение высокого уровня на входе микросхемы при котором напряжение на выходе изменяется от уровня логического О до урозЕш логической 1, а также пороговое напряжение логического О t/Hop наибольшее напряжение низкого уровня на входе микросхемы, при котором напряженяе на выходе изменяется от уровня логической 1 до уровня логического 0.

*Для микросхем ТТЛ серий Uлop = 2A В; t/0nop = 0,4 В.

Напряжение низкого и высокого уровней на выходе микросхем ТТЛ (/=ы1>2,4 В; (У%ы1<0,4 В.

Для микросхем на КМДП структурах 1У*пор0,71Упмт; t/nopO.St/nKi. В то же время отклонения выходных напряжений ивъп и t/eui от нулевого значения и напряжения источника питания соответственно достигают всего нескольких десятков милливольт.

Способность элемента работать на определенное число входов других элементов без дополнительных устройств согласования характеризуется нагрузочной способностью. Чем выше нагрузочная способность, тем меньшее число элементов может понадобиться при реализации цифрового устройства. Однако при повышении нагрузочной способности другие параметры микросхем ухудшаются: снижаются быстродействие и помехоустойчивость, возрастает потребляемая мощность. В связи с этим в составе различных серий микросхем есть так называемые буферные элементы с нагрузочной способностью, в несколько раз большей, чем у основных элементов. Количественно нагрузочная способность еценивается числом единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу микросхемы. В свою очередь единичной нагрузкой является вход основного логического элемента данной серии. Коэффициент разветвления *1о выходу для большинства логических элементов серий ТТЛ составляет 10, 3 для микросхем серий КМДП - до 100.

Помехоустойчивость базовых логических элементов оценивают в статиче-м н динамическом режимах. При этом статическая помехоустойчивость пределяется уровнем напряжения, подаваемого на вход элемента относительно уровней логических О и 1, при котором состояние на выходе схемы не нзме-йее Элементов ТТЛ статическая помехоустойчивость составляет не ме-

0.4 В, а для микросхем серий КМДП не менее 30% напряжения питания, мическая помехоустойчивость зависит от формы и амплитуды сигнала



помехи, а также от скорости переключения логического элемента и его ста-г ческой помехоустойчивости.

Динамические параметры базовых элементов оценивают, в первую oчepeдj быстродействием. Количественно быстродействие можно характеризовать цр дельной рабочей частотой, т. е. максимальной частотой переключения триггер выполненного на этих базовых элементах. Предельная рабочая частота микр етем ТТЛ серии К155 составляет 10 МГц, а мищюсхем серий К176 и К561 цд КМДП структурах - лишь 1 МГц. Быстродействие определяется так же, gj среднее время задержки распространения сигнала

вд.кср = 0,5(/*.%д.р + iOhn.p),

где /"ад р и /"-вя.р - времена задержки распространения сигнала при вклю-ченин и выключении (ряс. 8).

Среднее время задержки распространения сигнала является более yHHBejb сальным параметром микросхем, так как, зная его, можно рассчитать быстро, действие любой сложной логической схемы суммированием />л.р ср для всех последовательно включенных микросхем. Для микросхем серии К155 а ер составляет около 20 не, а для микросхем серки К176 - 200 ис.

Потребляемая микросхемой мощность в статическом режиме оказывается различной при уровнях логического нуля (Р") и логической единицы на выходе (Р). В связи с этим измеряют среднюю мощность потребления Рср= = (Р"-ьР*)/2. Статическая средняя мощность потребления базовых элементов

серии К155 составляет несколько десятков милливатт, а у элементов серий К176 н fif. K56I ояа более чем в тысячу раз меньше. Следовательно, при необходимости nocrpoe-ае-л» ння цифровых устройств С малым потреб--- леинем целесообразно использовать микро-

\, ,-i- схемы на КМДП-структурах, Однако еле- дует учитывать, что при работе в дннами- / ческом режиме мощность, потребляемая

логическими элементами, возрастает. По-Рис. 8. Временные диаграммы ЭТОМУ ПОМИМО Pcd задается также МОЩ-

снгналов на входе и выходе ло- п ч

глчесаого элемента ность Рджн, измеряемая на максимальной

частоте переключений. Необходимо иметь и виду, что с повышением быстродействия мощность, потребляемая микросхемой, увеличивается.

Важнейшим показателем микросхем является надежность. Ее характери-вуют интенсианостью частоты отказов. Средняя интенсивность отказов микросхем со средним уровнем интеграции составляет АЫО" 1/ч. Надежность цифровых устройств на микросхемах значительно превышает надежность аналогичных устройств на дискретных элементах.

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Логический элемент - это электронное устройство, реализук»" щее одну из логических функций. В состав рассматриваемых серий BfliKpO схем входит большое число логических элементов. На принципиальной схеме логический элемент изображают прямоугольником, внутри которого ставится



0 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41



0.0085