Популярные цифровые микросхемы

И Массова н радио библиотека Основана в 1947 году Выпуск 1111 Ясап Р~га1 Справочник Моснва «Радио и свнзы 1987 Ц,Л.Шило Популярные цифроеые МИКРОСХВМ Ы ОГЛАВЛЕНИЕ 163 174 184 193 194 204 21! 217 221 224 229 234 248 261 266 278 291 301 308 316 330 336 340 344 Приложение Список литературы 351 352 Предисловие !. циюровые микросхемы ттл 1,1. Общие сведении об элементах ТТЛ . 1.2. Схемотехника элементов ТТЛ !.3. Традиционные серпп ТТЛ 1.4. Перспективныс серии ТТЛ 1.5.

Буферные и разрешающие элементы ТТЛ 1.6. Схемотехника элементов Й, ЙЛИ, ИУИЛИ 1.7. Микросхемы ТТЛ: И,И, ИЛИ, И/ИЛИ, расширители 1.8. Автогенераторы иа элементах ТТЛ . 1.9. Логическпе элементы — триггеры Шмнтта 1.10. Исключающее ИЛИ 1.11. Триггерные схемы 1.12, К5- и О-триггеры 1.! 3. Ж-триггеры 1.14. Счетчики ТТЛ 1.15. Регистры ТТЛ 1.!6. Лешифраторы и шифраторы ТТЛ . 1.17. Мультиплексоры ТТЛ 1.18.

Сумматоры ТТЛ . 1.!9. Оперативныс и постоянные запоминающие устройства ТТЛ 1.20. Узлы вычислительных устройств 1.21. Ждущие мультивибраторы и автогенераторы , ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ КМОП 2.1, Устройство и свойства логического элемента КМОП 2.2. Основвые логические элементы Й, ИЛИ, 2 2.3.

Микросхемы с инвертореми и их применение 2,4, Схемы генераторов и преобразователей 2.5. Преобразователи уровней логических сигналов 2.6. Коммутаторы цифровых и аналоговых сигналов 2.7. Триггерные микросхемы КМОП 2.8. Счетчики-делители КМОП 2.9. Регистры КМОП 2.10. Лешифраторы КМОП 2.11. Арифметические схемы КМОП . 2.12. Микросхемы ФАП и мультнвибраторы ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ ЭСЛ 3,1, Схемотехника логических элементов 3.2.

Комбинаторные микросхемы серии К500 3.3. Триггеры, счетчики и регистры серии К500 3.4. Элементы вычислительных устройств из серии К500 3.5. Комбинаториые микросхемы серии К1500 36. Триггеры и регистры серии К!500 3.7. Узлы вычислительных устройств серии К1500 3 5 5 9 15 23 26 34 40 50 53 55 62 74 79 85 104 130 142 153 ББК 32,844 Ш 81 УДК 62!.397.62 — 619:64 Редакционная коллегия: Б. Г. Белкин, С. А.

Бирюков, В. Г. Борисов, В. М. Бондоренко. Е. Н. Геништп, А. В. Гороховский, С. А. Ельяшкевич, И. Н..%зрей!(ов, В, Г. Корольков, В. Г. Лоляков, А.Д. Смирнов, Ф, И. Торосов, О. П. Фролов, Ю. Л. Хотуняев, Н. И. Чистяков. Шило В. Д. Ш 81 Популярные цифровые микросхемы: Справочник. — Мл Радио и связь, 1987. — 362 сп ил.— (Массовая радиобиблиотека. Бып. 1111).

Приведены сведения а трех самых распространеняых и радиолюбительской практике видах цифровых микросхем: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ. Кратко раесматрены основы их схемотехники, показаны структуры, цоиолевки и дена описание работы более 309 типов »»весовых цифровых микросхем: логических элементов, триггеров, регистров, счетчиков, мультиплексоров, арифметическик и др. Денм рекомендации по их прныенению.

Для подготовленных радиолюбителей и специалистов народного хазяй. ства, разрабатывающих и применяющих импульсно.цифровую аппаратуру 2403000000-170 Ш 100-87 040(01)-87 Р Е Ц Е Н 3 Е Н Т Л. С. ЧЕГЛАКОВ Научно-популярное яздэние ВАЛЕРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ ШИЛО ПОПУЛЯРНЫЕ ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ Руководитель груины МРБ И. Н.

С у с л о в з Редакторы Т. В. Жукова, 4!. Н. Суслова Художественный редактор Н. С. Ш е я н Переплет художника А. С. Д з у цен а Техничесннй редактор Л. А. Горшкова Корректор Л. С, Г л а г о л е в а ИБ 1598 Сдано в набор 0202.87. Подписано в печать 29.04.87. Т-10452. Формат 84Х(обчм. БУмага ки.-жУРн. № 35 ГаРиитУРа лнтеРатУРнаЯ, Печать высоУч.-изд. л.

22,03. Тираж 250 900 акз. (1-9 завод 1-100 000 зкз.! Изд. № 21955, Зак, № 788, Цена 2 р. 1О к. Издательства «Радио и сввзь». 101000 Москва, Почтамт, а(я 393 Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР па делам издательств, полиграфии и кни'кной торговли 500000, г, Владимир, Октябрьский проспект. д. 7 © Издательстно «Радио и связь», 1987 ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемая книга посвшцена схемотехнике самых массо.

вых серий микросхем — цифровых малой и средней степени интеграции. Известно, что в 70-е — 80-е годы в аппаратуре доминируют три вида таких микросхем: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ. Их выпускают сотнями миллионов штук в год. Возможно, многие из них будут изготавливать до конца столетия. В каждом из трех видов микросхем существуют преемственно развивающиеся серии. Имея описание микросхемы, можно реализовать ее свойства полностью. Каждая группа микросхем (к примеру, счетчиков, регистров) имеет сейчас много схемотехнических применений. Варианты схемотехники отображают как ход развития микросхем, так и расширение запросов потребителей.

Вдумчивый читатель мозкет проследить путь развития схемотехники от простейших микросхем до современных и перспективных. Кроме того, полезно сравнить, как исходные устройства оптимизируются и трансформируются под схемотехнику ТТЛ, КМОП и ЭСЛ. Автор надеется, что книга будет полезна и начинающим, и опытным радиолюбителям, а также студентам и молодым специалистам.

Они смогут осваивать цифровую электронику на практике: познакомившись с отдельными узлами и с параметрами крупносерийяых микросхем, легче изучить теорию логических преобразований. Книга состоит из трех глав. Глава первая — наибольшая по объе. му, поскольку посвящена микросхемам ТТЛ. В ней рассмотрена не только их номенклатура, по и даны некоторые теоретические сведении (например, о триггерах), общие и для двух других глав. Во второй главе описаны самые экономичные массовые микросхемы логики КМОП. Отметим, что микросхемы КМОП разрабатывалн после внедреняя в аппаратуру первых серий ТТЛ, поэтому во многом копировали их структуру, Микросхемы КМОП почти не потребляют энергию от источника питания, когда сигналы не поступают, т.е.

во время ожидания. При обработке сигналов ток потребления микросхем тем больше, чем выше скорость работы устройства. Микросхемы ТТЛ потребляют статический ток, сравнимый по силе с динамическим. Отметим, что на предельных скростях работы токи потребления как для микросхем КМОП, так и для ТТЛР сопоставимы по уровням. Читателю, по-видимому, будет интересно по материалам первой и второй глав самостоятельно сравнить устройство однотипных микросхем ТТЛ и КМОП. Следует подчеркнуть, что в ряде стран парашина. ется выпуск особых серий микросхем КМОП с шифром 74С (здесь цифра 74 заимствуется от названия массовых серий ТТЛ, буква С вЂ” от сокращения СМОБ, в русском варианте — КМОП).

Микросхемы серии 74С по уровннм электрических сигналов, напряжению питания, структуре и цоколевке в точности соответствуют ыш'росхемам ТТЛ серна 7455 (т. е. отечественной серии К555). Более ' новыс, высококачественные варианты, называемые 74НС (Н вЂ” й)йй), соответствуют серии 7455 и но быстродействию, они постепенно вытесняют ее из многих видов цифровой аппаратуры. В последние годы разработаны микросхемы КМОП с условным названием ЕАСТ (фирма Ра~гсй(16), скорость переключения которых сопоставима с перспективными микросхемами ТТЛ типа 74АБ5 (серия КР1533).

В третьей главе рассмотрены микросхемы ЭСЛ. Это самая скоростная логика является, пожалуй, самой спорной. Потребителей отпугивает очень большая рассеиваемая мощность. Однако разработчики ЭСЛ много рзз «спасали» эту логику от наступления ТТЛ, открывая с ее помощью новые возможности увеличения быстродействия цифровых устройств.

В настоящее время быстродействие ЭСЛ достигло субнаносекундного диапазона (серия К1500), а перспективные серии ТТЛ работают пока еще со скоростью в 3 ...4 раза меньшей. В книге используются таблицы номенклатуры и таблицы состояний. В таблицах номенклатуры перечисяяются отечественные микросхемы, приводятся нх зарубежные аналоги.

В каждую таблнцу сводятся микросхемы определенного типа для нескольких сходных серий. Наличие микросхемы в серии отмечается крестиком. По мере появления новых микросхем читатель может самостоятельно сделать отметки в этвх таблицах. Таблицы состояний отображают логические функции микросхем. Здесь, как и на принципиальных схемах, использованы мнемонические обозначения, которые сведены в табл. П.1, приведенную в Приложении. Зная буквенно-цифровое обозначение, с помощью табл. П.2 мож. ио найти в этой книге интересующую микросхему ТТЛ серий К155, К555, К531, КР1533 и КР(53!. В таблице микросхемы перечислены в алфавитном порядке букв, входящих в их обозначение.

Наименования отечественных цифровых микросхем отличаются от соответствующих зарубежных. Вместе с теы в иностранных радиолю. бительских журналах, а также в переводных изданиях можно найти много полезных вариантов применения микросхем. С целью ориентнровки в зарубежных названиях микросхем ТТЛ в табл. П.З показана связь нх с отечественными аналогами. Таблица П.4 поможет найти в книге микросхемы КМОП серий К!76 и К561 по их буквенно-цифровому обозначению.

С соответствием наименований зарубежных и отечественных микросхем КМОП мохсно ознакомиться по табл. П,5. Микросхемы ЭСЛ наносекундной (К500) и субнаносекундной серий (К1500) можно отыскать по табл. П.6 и П.7, где они перечисляютсн в порядке возрастания их условных номеров 1. ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ ТТЛ 1.!. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ ТТЛ В цифровой микросхеме простейшие логические операции осуществляются с помощью логическнх элементов. В начале развития микроэлектроники кахсдая микросхема содержала обычно всего один логический элемент, подобный тому, который показан на рис. 1.1, а. По мере развития технологии на кристалле микросхемы стали размещать наборы таких элементов, а затем соединять их в логические структуры.

При этом прин!пзпиальная схема логического элемента ие менялась. Однако с течением времени импульсные параметры микросхемы оказывались нодостаточнымн и приходилось расширять диапазоны быстродействия, экономичность и помехоустойчивость микросхем за счет, новой принципиальной схемы логического элемента. За четверть века последовательно сменилось около десятка таких схем. Чтооы их можно было легко различать, им присвапвайи сокращенные условные обозначения. В обозначении, как правило, присутствует буква Л вЂ” начальная от слова логика. Этим словом в свое время условно назвалн цифровой ключ.