фывапывфпм. Цифровые интегральные микросхемы общие сведения

• Название: Цифровые интегральные микросхемы общие сведения
• Анкор: фывапывфпм
• Дата: 27.10.2021
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: prorobot.ru-09-0265.doc
• Тип: Документы; #257592
• страница: 3 из 19

Логическое соглашение

Два уровня напряжения, характеризующие логические состояния, определяются просто как более высокий Н (англ. high – высокий) и низкий L (low – низкий). Эти два значения называют логическими уровнями.

Действительно, y = x₁ x₂ = .

Комбинационные и последовательностные устройства

В общем случае устройства, оперирующие с двоичной (дискретной) информацией, подразделяются на два больших класса: комбинационные схемы (дискретные автоматы без памяти) и последовательностные устройства (дискретные автоматы с памятью).

Память – свойство сигналов, характеризующих внутреннее состояние цифрового устройства. Сигналы на выходах комбинационного устройства в любой момент времени однозначно определяются сочетанием сигналов на входах и не зависят от его предыдущих состояний. Примерами комбинационных схем могут служить логические элементы, электронные ключи, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, большинство арифметических устройств.

Последовательностные устройства организуются из комбинационных устройств путем их надлежащего включения. Простейшими последовательностными устройствами являются триггеры. К этому же классу относятся счетчики, регистры, запоминающие устройства.

Дискретное время складывается из отдельных тактов, длительность которых для характеристики работы устройства не имеет значения. Продолжительность отдельных тактов может быть различной, на работе устройства это не скажется.

Микросхемы с тремя выходными состояниями

Выходной вывод имеет определенный электрический потенциал.

Существует категория микросхем, способных принимать и третье состояние, при котором оконечные транзисторы бывают заперты, что равносильно отключению микросхемы от нагрузки. На этом основании третье состояние называют еще высокоимпедансным. Перевод в высокоимпедансное состояние осуществляется по специальному входу.

Параметры микросхем

Б ы с т р о д е й с т в и е характеризуется максимальной частотой смены входных сигналов, при которой еще не нарушается нормальное функционирование.

Для оценки временных свойств микросхем существует несколько параметров. На практике обычно пользуются так называемой з а д е р ж к о й р а с п р о с т р а н е н и я с и г н а л а.

К о э ф ф и ц и е н т разветвления по выходу (коэффициент нагрузки) К_раз характеризует нагрузочную способность микросхемы.

К о э ф ф и ц и е н т объединения по входу К_об определяет число логических входов, которые имеет микросхема. Когда возникает надобность в большем числе входов, применяют специальные микросхемы – расширители (экспандеры) либо используют несколько однотипных логических элементов, которые соединяют с учетом законов булевой алгебры.

Помехоустойчивость определяет допустимое напряжение помех на входах микросхемы и непосредственно связана с ее передаточной характеристикой. В общем случае этот параметр оценивается по нескольким показателям. В зависимости от продолжительности помехи различают статическую и динамическую помехоустойчивость. Статическую помехоустойчивость связывают с помехами, длительность которых больше времени переходных процессов, а динамическую – с кратковременными помех.

Потребляемая мощность зависит от состояния элемента. Для сравнения используется средняя мощность.

Число входов по И и по ИЛИ лежит в пределах от2 до 16.

ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНАЯ ЛОГИКА

Микросхемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) широко применяются в цифровой аппаратуре. В них удачно сочетаются хорошие функциональные показатели: быстродействие, помехоустойчивость, нагрузочная способность – с умеренным потреблением энергии и невысокой стоимостью. Более половины объема мирового производства интегральных схем приходится в настоящее время на долю ТТЛ. Сейчас налажен массовый выпуск нескольких разновидностей ТТЛ-микросхем: универсальных (cтандартных) серий, серий повышенного быстродействия, серий с малым потреблением мощности, а также серий микросхем на транзисторах Шотки в двух вариантах – обычном и маломощном. Принцип действия различных модификаций ТТЛ одинаков и различаются они главным образом временем задержки сигналов и потребляемой мощностью.
Таблица 1. Основные электрические параметры ТТЛ

Параметр	Значение параметра
	минимальное	номинальное	максимальное
Напряжение питания, В Выходное напряжение, В высокий уровень низкий уровень Входное напряжение, В высокий уровень низкий уровень	4,75(4,5)* 2,4 - 2,0 -	5,0 3,3 0,2 3,3 0,2	5,25(5,5)* - 0,4 - 0,8

* изделия специального назначения
Типичные характеристики свойств отдельных серий микросхем ТТЛ приведены в табл. 2.
Табл.2. Основные характеристики некоторых серий микросхем ТТЛ

Микросхема	Номер серии	Время задержки распространения (на один элемент), нс	Мощность потребления (на один элемент), мВт
Универсальная (стандартная) Быстродействующая Микромощная На транзисторах Шотки То же, маломощная	133, К155 130, К131 134, К134 530, К531 533, К555	18 12 66 6 19	10 23 1 19 2

Самыми развитыми по номенклатуре являются универсальные серии микросхем, в составе которых значится около сотни изделий различного функционального назначения.


Рис.1. Поля допусков выходных и входных уровней ТТЛ: U¹_ПОМ – гарантированный запас помехоустойчивости логической 1, U⁰_ПОМ – логического 0
Числа относятся к самому неблагоприятному случаю с точки зрения температурных условий и питания. Из графиков следует, что в нормальных условиях выходное напряжение логического 0 не превышает 0,4 В, а логической 1 не опускается ниже 2,4 В. В то же время микросхема будет нормально работать, если на нее входе напряжение логического 0 достигает 0,8 В, а напряжение логической 1 снизится до 2 В. Таким образом, гарантированный запас помехоустойчивости в обоих состояниях составляет 0,4 В.

Реальный запас помехоустойчивости гораздо больше и превышает 1 В.

У микросхем ТТЛ со сложным инвертором выходное напряжение в состоянии логической 1 можно поднять, если между шиной питания и выходом микросхемы включить добавочный внешний резистор R_Д.

Если между входами микросхемы ТТЛ и общей шиной подключить резистор, то образуется дополнительная цепь. Ток, протекающий через резистор R_Д, образует падение напряжения, которое действует на входы, подобно входному напряжению от внешнего источника сигналов.

При малых значениях R_Д, когда падение напряжения на нем U_ВХ  0,4 В, микросхема ведет себя, как в случае действия на входе сигнала низкого уровня. Значение R_Д при этом (для универсальных серий) будет
R⁰_Д  420 Ом  500 Ом.
Для получения высокого входного уровня (U_ВХ  2,4 В), сопротивление резистора R_Д должно быть
R¹_Д  5 кОм.
Включение резистора на входе микросхем ТТЛ применяется в схемах выделения фронтов импульсов с помощью дифференцирующих RC-цепочек, в импульсных устройствах, а также для создания линейного (усилительного) режима работы.

Микросхемы этого вида среди других изделий ТТЛ имеют максимальное быстродействие, которое сочетается с умеренным потреблением мощности.