Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника (2004), страница 2

.!ребуш хорошего знания ноьгенклатуры и парана!ров:с!сне!по!к уюоэ и устройсзв пифровой зппаршуры и приюечепия систэм автомьтпзнроаан по! а прсектироюни» (САПУ) ллн сознания саожныт систем ИС широкша применения изгошиашошя па сшмотехгзологням КМОП, ТТЛШ и др Злеьгегпы К)ЗОП обладаю! рядом уннкюьных пэ)ьтыейхю (мюая поцзебляамая моганосгь при невыизких поп~так перекл!очспия, вынзкая псмехоустойчиегютть шитююю лоп)ски па величину питаялпик 1ш. пряжении, высокое быст)юяействие при неболыяик емкоспюх пацзуэкэх) Эти злеменпл доминируют в схемах внутренних сбластеи БИС)СБИВ За ТТЛШ осталась в основном область периферийных схем, гтш требуется !к.

репа га сигналов по внешним пеням. нспьпыююшим знячгпелы!ую смкостнук! нагрузку Элементы ЗСЛ (эмиттерно-связаннзя лап!на) спеси чпвшот максимальное быстродействие. но пеной повышения шпргблясмой мшпио сти, гтс снижает достижимый ) ровень интеграции. Глава 1 Схемотехнические проблемы построения цифровых узлов и устройств в 1.1. Простейшие модели и система параметров логических элементов Простейшие модели логичеакик элементов Деже самые стадные прозбрезоавпия цифровой инфюрм шии, в конечном счете, сгюдятся к ирсшейп!иы операциям нал аагическими перелген~~ымп О и ! Такие операции рсктизукпсл логическими адамс!нами в саотиетсгвис с 4юрлгульлн! алгебры логики В илеализированнь!л схемах аогическиг элсмен.

ты могут быль представлены моделями виза (рнс ! (, в), т. е, условными Пжфическими обозначениями — пр«ма!толы!икамп, с кглорых сгавигсг символ выаплняемой опе(пнин, а на яинилл входных и выхолиыл пгрсмепных могут изображаться кру:кки (инаикаторы инни!сии(, если ланнея перс- улу эависньвжчн вьъодной перемсннои о- скол!,ыл с ммшил входит а форм инверсном виде. у ~Д ь=х»л $ о $ од и есхс с змлаюа с ф ис Рован юя эаасаэи В (О! х условиял логические переменные О и ! отобрюкакпси. км срамя (наличными уровнями напряжения Ос я П! Перслод о~ лггирсменных к электрическим си!цалам ставит «опрос о логических шо. Необло(шмо усаснип*си, какои из гауз уравнен «апрюкс!.ия а Ос и «экой эа ((! Оушествуа!т соглап!ения псложизслыгои и гп ои лаги«и В положительной пашке П, ' Пгь а в трипатсзыюн Один и шт же элелгент, н зависимости от прииятога логи коког г ия, выполняет различные ло!ические операции. Перекоп ат опсра- 1( Фр л.

л зл ш.и в зшгюиительнаи во~им к опера»; з озришзтсяыи и прои»аюпы1 низ )зтнроюнием зссх нг!юмсззпнх В лжи нсйш м, сели ие гз~ ° лорена ~зг~ е, пулем польюыпъсв сопцззигззигзз гюложнш»ьззои логгзкн Нарву с абазнвче»нами !), и 1, могут быль исае п.зомаь и обюцлчслив зы гака~ о н низко~ с у!каман нащкакепил сгзсты ~сгвснна ьзк Н (И(з)з) н 1. (Еаи) Одни и ш зе преабрюовып л лапшескит персмсниы«зо ~ о заззп г раличпыз форьгззк помогшю пери!ни И, И(1И, ИЕ (булсвслин базис). опер»ни И-НЕ (Ензвс Шсффс! з), опс)х пии ИЛИ-))Е (ба ис Пиров). з злкже ю о~имн лззу~нми сгсоабзмн Выбор базиса иисги и прашшы ренан»азии шй или гпюп опс!еггззгз с пои а ыо .лсюрнческит схем даниои схеы ле ио па|ни Чаше всего во~резвится башен Шсбк)юрз и П рса В рп»иных сериях стпгазрт!цзл И( нарял) с базазыгш логгз "скими злеззснтзни гфычио имеется в рял др) ~ ит.

иыполп к лил арупг логичсс ие операции Бысгргясбсгвве иьи даже рабшаспасаапшзь 1!у ~ззз~гзп гз~ ыз ржок си| паш в в лога гскнз .з кмсг так и з,индах связок меж.г, ними Рсазьпыс пс!ало»пью процессы в югпчесьил эдег ешах лама о ~нгз с.южны, н в моде,шк они отоб!ихшкзтсз~ с тои или пион с1сденья )ирои!енин В ирасзсшпен мо леан динампч г кис и оишвк шслюпл ат)мхюаюя шклснисм а сто выхолиую пель ."шмен ~ задержки си»пил ив флксироазш ш арами с, (рнс ! 1, бй В силу н!юсзтньз ззкзз мозель ипадгп применение из практика, несиозря нз то, чго онз ьссзя ~сл зр)бой и не )"зитывгзи ряд суисс,шн.

пык фак~оров ттюолагичесьтпо разброса зедсру;ек люемешав авшитзости ил ш зииравзення цс! тлю юнш~ элемг ~а (изб ° 1 н. и из 1 нб), »хлгкгзмо. с~и их о~ сшгас нап изгррки, казарка мгакс- Оызь резко вьлюжспппй и т д Иапрнмер, ил ш!смсптсю Кб)ОИ змгсркка проз аргшазшпна мкшзи пв- ~!зузкгз П!ккгезшшл молшь не учи~ззвас~ тлкжг фи~тчрукпгил свонсть рсюьпыл члемен ов, аз~в~одари кап рым гар ~лие вш: ныс нмпыш ы, св)зззззызошие му юц знерз ион, ие способны вмпзап, перешла иапо исмены Прим гр;ш б лег точных модем) илержсл с п!квакв ввел )сложна~ нем расчетное пря зиииизе рлботы ЦУ и тгзрк ~с~ли юзя САП Р для правильиша праеьзиравзиня и ксплушзпн ~ ИУ необходима зиле~ сне шму иарамстрол:апзчсср» зг снсшав (си~и кскнл п ллнзмичсских) Статические параметрьг логических элементов В сычсстие.

мшнеш»ит ств~нческзгь цирз зюроь пригкзлк~сь четыре значения нлирнжст.ин и четыре значсппл ~окал Четьцк чмчсиня нзпрюкенин зшлззо~ пшницы агстххзитню~ исременныл (О и!) на вьшодс и голе лсмсша Вля нс!тьзгстгпги рбстызлеьгешз треб)ется, чпйгя напрвксгпю, спображ папгее гшичесьыа 1, бм ° лштночзю вмсо- КНМ, а Налряжецы. ат б!ЫХ;О»лис О, 1 ПЗ~ОИ,Г. ГШ ЫШ СПИ «рсб:Ы~тю Гллю Г зшаядся иарзмепжми ()„, и 1 „е„,„„Входные шхпряжени«ланногг юмента ссп выходные напряжения предылупкго (исвэчника сигналов) Уровни, глгмнтируемые на выходе -мемента при собчютюнии допустимых н:ируючньж уолсаии, за ыхпся параметрами В,„,„~,„и 1)„,„„~ „„Вгххотязыс уров ни несколько 'лучше' ктодных.

чш обеспечивает определенную помехоуггой чиеость элемента Лля у1юзня Вг опасны отрицатеяьные помехи, снижзю~гггте его, причем лспустимая статическая помеха (т. е. помеха любой ллителыюсчи) )(тя уровня ((„опасны положигелгл~ые помехи, причем цопуст имея сштн ~с скал помеха и м =1 выл о аз 1 юв ю Четыре значения гоков — входные и выходные союз в обоих логических состопннях.

При высоком уровне аыхолгюго наприхсния из элемента исп чн кв ток вьпекле, цепи имрутки гк гтоглогггвюг 1!ри «: и ур выходного напряжения элемента-источника ток нагрузки гпскаш в эггп элемент. а из лходньъ цепей элементов-приемников токи вытекаю~ Зз~ав токи 1,мсш и ! „е .„. харакгсриэуюшпе возможцготи элгменге источника сипталв, и токи 1лш „и 1мг,„„„потребляемые элсмешамвьами, можно коизролирояюь соблюдение нагрузгмных огрвничсигельнпе дл» всех .ыеменпш схемы ЦУ. стане логических епвмвнтов йст вне яагических шюмен гол опрсделлггся скоростями нх иерсхолл сосэовния вирусов Быстродеиствис ЦУ определяется задержками «зк в логических элементах, тзк и з цепях нх межсоеаиненнй. ыс лиаграммы иерею~ючения инвертнруюшсго ты~ и кскгво этземен- 2) поклзывшот ллитезгы~ости харзктерных:лшюв перекодных п(юотсчитмваемые по зах наэывзсьгым измерительным уров~им Ыо.

змсненил логи геского снацала с штают момент лостижс~~ин нм по- уровня Часто за пороговыи уровень принимают серслниу логичс Репала сигнала, т е 0,5(1 е ((~) Иноша поРозоаый 1Рожзнь Уюь Гюлее тоню в паспгзттгтых «ацньш элсменш 1(а временных лиапокюаны шлержки распространении сиптвла нри изменении выыпрюксния элемента от Ц жт Вг и обратгю Вю и тег]. Очень гас~о пения расчетов пслшжотся усредненным значением лшерх кн расеннл сигнатл г,.—.й((гю ч гш) обратить внимание на то, по усреднение согласно вривсленнох у нию не относится г, технологическому разбросу м гержгк )акжг .гметип, по справочные данные о яыержках шюшстпвукп опрс- Цифр мая схем зшхгмх а де.мнным условиям измерении, указанным я еирагю шиках Ес;нг тсгшвил раеюты алеман~ отлнчмотс» от условий измерения, ~о молю ногретюипъси коррекпия спгхгвочдых данных. с тп-Д"!", ю 1 и, от в елмд ее эл 1 и.

! т ц --4— 1 1 ! ! Р» . 1.2. Време л а ра м ~ плсчшссэ Па быстродействие!уУ' ьлшист также еьгкости, на персшргш кошрых ~ребтухтсл затраты времени В справочных данных прнвалягся вхолныс н выьилные емкости логических элементов. »ивине которьш позволим нодсчншть емкости шгрузки в узлах схемы. Ддн подкляшвемой к выходу элсмешв см. кости приводятся тдм вифры номинатьнал емкость Сг 11. о~ Ьмд1 и предельно лопУстимал емкость С,„ее ПеРшш емкшэь сошдлогс~лтст Уьзоинам измерения задержек сипзшое пгк гго имешю ыя нее спралишиэы зиаче ннв задержек сигниаов, привеленные в сирано шых данньп Еслгз 1казьпая натруючиа ~ смкоегь отличаешя от номинальной, о нзмшипе» и значения шаержск Зги ш шя рсвльных задержек можно онешпь с ночоыыо соотн ше инат, -.- тм, з йдС, где 1,„— номкнюьное значсние залсРжки: ЛС С вЂ” Сш С вЂ” факти кексе знвченис нагрузочной емкости; й — коэффиппеит.

гезичшш кшорою.шаве.слал» «вклей серии элементов итшивгппгыьи Превельгю аоэустимал емкость указьгваш гранину. которуго ие пла наруп ап, поскояьку нри .лом работоспссобноеть элем пта ~ ~с гарюп яруетчя Ргзумесп:я, пря полсчсте смксогей в ушах ПУ у ~итывэю~ся и ечкостн меж соелгтнсннй (мгвггажныс емкости) ВУощноети потребления поплчееии» алиментов При разрабглке ИУ требуется опенияать мондюсти их пшребтеппя, чтог>ы сфорьгулиролзть требования к источникам нишини и конструкшггз тгпл хп. впал При этом суммируются мощноши, рассеиваемые лопшескимн и дру- ~ нмн юементаьгв сломы, в также мшксоелииен илии бдопзности, поцжбляемые элемензлми, делит на статические и линемиче скис Статическая маглнгеть потреуътветси эззементоьь кс горый пе псректю чается При пер:ьлючснии потребляеп:и дополнит оьно линлмпчсская Гл г ьюшность, кшорты п)юпорпио а.ьн чаегоз и реюпоч ню| злгмс ш 1'я ким образом, полнан мошносн, зависит ог частоты пе)сюлочения элемента, что и слсвует учшыааш при се подсчете Обычно нс мпникагт трулностеи прн подсчете мошностей, потребялеьгыл Г»игголярныхги схемами Прн пол счете мшкшхлеи, потребляемых зюементамн типа кМОП, положение наг~яка», может нс хевги~ь лько снравпчннк пол р» зныс ланные г ы рвгчсза .ментов КР)554) иного с.южнее и данных, приведенных е справок смесь след)ет о!мстить, чзо в насзоншее время зо дакпией И.

И. Пенюеского (2П предосгаягыет ушя мошпкюзсй ЦУ на элементах КМОП (ллп сериа эль 5 1.2. Типы выходных каскадов цифровых элементов Пноювыс эяементы (логические, .юпоминюошие. буферные) магп иметь выхолы следую!пих типов логи гсскне, с открытым кол скзо)юм (сн ком). с тре т е . крм э 'ро ( к ). Ншичие четь~рек типов выходов обьвснлгтся рашн »ными условиялш ра( ты элементов в Логических пепл», в мюистралыю-мохулы их микропронгыор. ныт системах и т. д Логический вьмад Лсгн кюкий выхол формирует лва уровня вы»олного напрю ения (О, н (,) Выюдное сопрогишение логическош выхода стремязсл сделюь ь»нтьгм гшхнбныь» разниваш Гхмьнгис токи гып персзаргша емкостньж натру к следовательно, получения высокого бтвстроггскс~вив элсмснш Тако»» тнп ш е большинство логически», элементов, полнит»у».мьо е комли зк нк выходов эяемегнов ПЛ(Ш) и КМОП подобны ле)» акт - в них оба фрон~а еылоаного напряжении формируа»тся с ных гуннзисэаров, рвботлюших праттгвгн)нзнтх что он»слечиодные » апротингенин при любом »заправлю~ни псрскзючгпяа , и) кик выколов сшзоит в гом.