Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов направления 550200 (Автоматизация и управ. Б.И. Дубовик. Конспект лекций по электронике для студентов напра. Конспект лекций для студентов направления 550200 (Автоматизация и управление) специальности
 Скачать 0.94 Mb.
|
ПомехоустойчивостьДля обеспечения надежной работы цифровой схемы необходимо предусмотреть соответствующие меры, чтобы предотвратить возможность появления ложных срабатываний (сбоев), вызванных паразитными сигналами или шумами, которые могут присутствовать наряду с полезным сигналом. Если случайное напряжение на входе логической схемы достигнет напряжения U0 или U1, то может произойти ложное срабатывание схемы. Помехоустойчивость логической схемы оценивается коэффициентом, называемым шумовым запасом по постоянному току. Этот коэффициент представляется в виде разности между напряжением сигнала и напряжением, соответствующим U0 или U1, т.е. шумовой запас в состояние 0 равен U0- U0вх, а в состоянии 1 U1вх-U1, где U0вх и U1вх входные сигналы соответственно 0 и 1. Чем больше шумовой запас схемы, тем выше её помехоустойчивость. На практике значение шумового запаса лежит в пределах от десятых долей вольта до нескольких вольт в зависимости от типа логического семейства. Нагрузочная способностьПри работе логического элемента в цифровой системе его выход в общем случае будет соединен с одним или несколькими входами других элементов данной системы. Так как каждый вход для нормальной работы должен потреблять некоторую часть мощности выходного сигнала, то существует некоторое максимальное число входов, которые могут быть присоединены к выходу данного элемента без нарушения его работоспособности. Это число называется коэффициентом разветвления по выходу элемента или его нагрузочной способностью. Так как не все элементы логического семейства требуют одного и того же значения входной мощности, то для количественной оценки нагрузочной способности элемента вводится понятие единичной нагрузки, которая соответствует входной мощности элемента с минимальным потреблением. И тогда нагрузочная способность выражается числом единичных нагрузок. Для надежности работы логической схемы необходимо, чтобы нагрузочная способность её элементов превышала или, в крайнем случае, была равна суммарному количеству единичных нагрузок, подсоединенных к выходу каждого элемента. БыстродействиеБыстродействие логической схемы определяется временем переходных процессов в её элементах. Количественно быстродействие характеризуется временем нарастания tн и временем спада tсп выходного сигнала, а также временем задержки передачи сигнала. Время нарастания и спада определяются как интервалы времени, за которые напряжение изменяется от 10 до 90 % полной амплитуды (рис. 2..17).  рис. 2.17. Вид выходного импульсного сигнала. Время, необходимое для того, чтобы перепад, поданный на вход схемы, был передан на выход, называется временем задержки передачи (рис. 2.18). рис. 2.18.Определение временных параметров задержки импульсного сигнала. Лекция № 31. Реализация базовых логических систем. План лекции. 1. Диодно-транзисторная логика; 2. ТТЛ – логика; 3. ЭСЛ – логика; 4. КМОП – логика; 5. Схемы с открытым коллектором; 6. Тристабильные схемы. К настоящему времени известны и применяются различные способы и технологии практической реализации базовых логических схем. Среди них наиболее известными являются диодно-транзисторная логика, транзисторно-транзисторная логика, транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки, эмиттернно-связанная логика, комплементарная логика. Рассмотрим каждую из них в отдельности, выбрав в качестве примера наиболее характерную схему рассматриваемого класса. Диодно-транзисторная логикаСхемы диодно-транзисторной логики (ДТЛ) являются наиболее известным классом логических схем. Эти схемы как следует из названия, состоят из диодов и биполярных транзисторов. Схема элемента И-НЕ показана на рис. 2.19. рис. 2.19. Принципиальная схема ДТЛ элемента 2И-НЕ. Схема работает следующим образом. Пусть Х1 = Х2 = 1, т.е. на вход подаются высокие положительные уровни напряжений. Этими напряжениями диоды D1 и D2 подпираются (создается обратное смещение) и ток от источника питания Uп через резисторы R1 и R2 втекают в базу транзистора Т1, открывая его. Ток протекающий через открытый транзистор Т1, резистор R2, диод D3 втекает в базу транзистора Т2. Транзистор открывается. В результате на выходе схемы устанавливается потенциал, близкий к 0, т.е. логический нуль. Если Х1 или Х2 или оба входа находятся в состоянии нуля, т.е. подаются потенциалы близкие к нулю, то диоды D1 и D2 открываются и ток от Uп протекает через резисторы R1 и R2 на «землю» и транзистор Т1 закрывается. При этом прекращается втекание тока в базу транзистора Т2 и он закрывается. На выходе схемы устанавливается высокий потенциал, т.е. логическая единица. Таким образом, описанная схема выполняет операцию И-НЕ. Описанное семейство схем имеет, как правило, коэффициент разветвления по выходу до 8. Номинальное напряжение питания 5В, потребляемая мощность около 10мВт на один элемент, задержка переключения 30 нс. Эти схемы обладают хорошей помехоустойчивостью. |