Популярные цифровые микросхемы, страница 10

Среди микросхем ИЛИ нмеютси две буферные, с умощиеиными выходами: К155ЛЕ5 и К!55ЛЕ6. Цли иих допустим ток нагрузки вы. хода до 70 мА, а) Ру ЮГ зс СЯ г2 ЛХ ЛГ УГ Дг г) дг лг р дд оу ХФ ээ сэ д) Ю) Рис. 1,28. Мнкросхемы И/ИЛИ Микросхемы, выполняющие сложную логическую фуиндию И/ЙЛИ (рис, 1.22,а — д), имеют обозначение ЛР. Номенклатура этих микросхем представлена в табл, 1.17, параметры в табл. 1.18, а цоколевки их показаны на рис. 1.28. Отметим, что в микросхемах К155ЛР1, К155ЛРЗ н К155ЛР4 элемент йЛИ имеет выходы коллектора и эмнттера К и Э.

Их используют, как показано на рис. 1,28,б,в, для наращивания (расширения) числа входов. Микросхема К531ЛР10 имеет выход с ОК. ГГ/ллттДЮ я!53ЛД ! жу 31 32 л'7 Рис, 1.29. Специальные расширители На рис. 1.29, а показаны цоколевки двух специальных расширителей. Микросхема К155ЛД! (рис. 1.29,а) содержит два четырехвходовых элемента (входы А1...О1 и А2... 112), у которых сделаны выходы от коллекторов и эмиттеров К1, Э! и К2, Э2.

У микросхемы К155ЛДЗ аналогичные выводы К и Э имеет восьмивходовой элемент (рис. 1.29, б, входм А... Н). 1.8. АВТОГВНЕРАТОРЫ ЫА ЭЛЕМЕНТАХ ТТЛ С помощью элементов ТТЛ (буферных, И, ИЛИ) можно проектировать автогенераторы, у которых выходная частота колебаний превышает 30 МГц. Чтобы автогенератор быстро возбуждался н ра, ботал устойчиво во всем диапазоне внешних воздействий, лежащая в его основе усилительная линейка должна быть неинвертирующей с большим коэффициентом усиления Кц, который по возможности следует стабилизировать. Простейший автогенератор получается из двух инверторов, но при этом значение Кгт невелико. Удобнее включить три или четыре элемента из микросхемы.

Из рис. 1.30, а показана схема автогенератора, в которов положительная обратная связь через конденсатор охватывает два элемента ОО1.1 н ОО1.2, причем ОО1.! выведен в линейный, усилительный режим с помощью резистора отрицательной обратной связи К!=220 Ом. Элемент ОО!.3 применяется здесь кап буферный, чтобы уменьшить влияния нагрузки на частоту автогенератора. Ча. стота автогенерации Р=!/3(й!С1), 50 Рау кгбблжу су.т гб гау Р77 РРУ бгбаадт аг б-бу ахба аб сга а, Хаба .з.ргр а) 7аг шбблд! Лвс лыхаа ймгд РРУ г) РР) Ктббллб йугга бгбба багга Ру бба Раг бтббллб йг бба лс бба ыхаа Ст5 лсгга бгбба багга уа!Лгга На рис, 1.30, б дана аналогичная схема кварцованного автогенератора.

Мультивибратор (рис. 1.30,в) снабжен выводом разрешения выходных сигналов ЕО (рис. 1,30,н). Элемевты РИ.З и РР!.4 образуют ЙЗ-трвггер. В таком применении его называют зашелкой. Если на вход ЕО подать напряжение низкого уровня, вход 10 элемента РР1.3 получит напряжение высокого уровня и генерация в линейке РР!.1 — РИ.З будет разрешена, Генерация прекратится, когда на вход ЕО поступит напряжение высокого уровня (тогда иа входе 1О элемента РР!.3 будет низкий потенциал), На выходе генератора появится напряженне высокого уровня, 31 Рас. 1.30.

Автогенераторы на цифровых микросхемах ТТЛ: и — простейший мультивибрвтор; б — кварцевый мультивибрвтор; в — мультнви. брвтор с рвврешением по вмхпцу; е — иивертнрующнй усилительный нескин; д, е — мультивибрвторы с повышенной ствбильвостью; кс — тенеретор с переменной сквежиостыо Как основу для автогенератора с повышенной стабильностью удобно выбрать иивертирующий усилительный каскад с отрицательной обратной связью через резистор )1„(рнс. 1.30, г). Здесь коэффициент усиления КО =() н~у(7~ — 1!ч~уйч. Надо учитывать, что собственное усиленяе цифрового пнвертора КО ие превышает 20, что весьма далеко от усиления идеального операционного усилителя. В схеме иа рис. 1.30, д использовано пва таких инвертора с КО =2(5607220) <5,5.

Здесь при емкости С1 = 1000 пФ частота В=500 кГц. Аналогичные инверторы при- 5!за! ПЛ 77777 . У5Л771 ' 5!нт Я ГП) 7!7П бГэУ77лУ яа! 107!7ц й)бй /77 И 77(ых1 С) ОР17лх ~ 7'Пмх ! г) дг ж кгуу.тду 4 Рис. 1.31. Автогеиератор с буферным элементом (а), с парафазиыми выходами (б, в), с колебательным контуром (г) менены в кварцевом автогеисраторе с пьезоэлектрическим резонатором В()1 (рис. !.30,е). Регулируемая нелинейная отрицательная обратная связь через диод Ъ'Р1 (рис. !.30,ж) позволяет построить мультпвпбратор с переменной скважностью импульсов. На рис. 1.31, а показана схема кварцевого автогенератора с буферным выходным логическим элементом РР!.3.

На цифровых ниверторах удобно выполнять симметричные мультивнбраторы, которые генерируют парафазиые выходные последовательности. Автогенераторы на рис. !.31, б, в различаются способом подключения времязадающих конденсаторов и резисторов. Выходная частота автогенератора по схеме рис. 1.3!,б составляет 2 МГц прн С!=С2=100 пФ.

Вели в автогенераторе на рис. 1.31, э установлены конденсаторы С!=С2=200 пФ, его выходная частота будет 1 МГц. Выходную частоту можно установить от ! Гц до 10 МГц, если емкости конденсаторов выбрать в пределах 50 мкФ...10 пФ. Схема автогенератора с колебательным контуром показана на рис. 1.31,г, Частота автогенерацин здесь определяется по формуле Р =!/(2п у' ЕС,), причем эквивалентная емкость С, соответствует параллельному включению конденсаторов С! и С2, т. е.

С,=-С,С,г'(С, +Сг), Достоинствоы такого автогенератора является использование в нем всего одного ннвертора. !хй ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ вЂ” ТРИГГЕРЫ ШМИТТЛ Прн входном импульсном сигнале с пологимн фронтон н срезом импульс иа выходе формирующего логического элемента также не будет прямоугольным, поскольку некоторое время ключевач схема будет находиться в усилительном режиме (напомним, для инвертора ТТЛ Кгт -20). Кроме того, на фронте н срезе выходного нмвульса будут присутствовать усиленные помехи, поступившие в «усилитель» нэ провода К155ТЯ! Уй 22 Г2 Вй Лг дг Зфн и () ага !' 2 уб 1 0 Рис. 1.32.

Триггеры Шмитта в микросхеме К155ТЛ1! питания. Импульс с зашумленными н несформнрованнымн фронтом и срезом непригоден для переключения тактовых входов триггеров, регистров, счетчиков. Повышение Кы формирователя до 1000 раэ и более за счет после. довательного включеиич нескольких буферных элементов не дает точной привязки момента переключения к определенному пороговому уровню входного импульса, В таких случаях используют так называемую схему триггера Шмнтта, состоящую из двухкаскадного усилителя (в оригинале автор использовал двойной триод), охваченного слабой положительной обратной связью.

Триггеры Шмнтта оказались незаменимымн и в интегральной схемотехнике как в аналоговой, так и в цифровой. Лошшеские элементы со свойствами триггера (!!митта (рнс. !.32, а) имеют внутреннюю положительную обратную связь, глубина которой подобрана так, чтобы получить передаточную характеристику со зна- 53 чительным гистерезисом. Выходной сигнал логического элемента Шмитта имеет крутые импульсные перепадгв, длительность которых не зависит от скорости нарастания или спада входного сигнала, Импульсные перепады по времени соответствуют моментам, когда входной сигнал превышает напряжение срабатывания О,ви и становится меньше, чем напряжение отпускаиия 1)ссв.

Передаточная характеристика обычного элемента ТТЛ имеет входной порог Бсср= 1,3 В. Передаточная характеристика элемента Шмитта двухпороговая, она показана иа рис. !.32, б, а временная — иа рис. 1.32,в. Если входное напряжение такого логического элемента О,„=О (точка А), то выходное напряжение О,„„=2,4 В (напряжение высокого точки Б к В, где ()вмхж0,3 В, т, е. напряжение низкого уровня ТТЛ). В этот момент входное. напряженые становится равным напряжению срабатывания ()их==Ссра=!,7 В. Если входное напряжение теперь постепенно уменьшать (от точки Г), то при ()их=0,9 В выходное напряжение скачком перейдет от низкого уровня к высокому (линия Д вЂ” Е). Это нанряжеиие порога отпускания ()в . При дальнейшем снижении ()вх до нуля возвращаемся в точку А передаточной характеристики.

Таким образом, логический элемент, построенный на основе триггера Шмитта, имеет пороги срабатывания и отпускаиня, между которыми Номер иииросхсвм сх5о- вивче- иие Ссэив К155 КМ155 К555 КМ555 К531 ТЛ 132 13 14 54 существует зона гистерезиса О ра — () =800 мВ. Эта зона симметрична относительно порогового напряжения обычного элемента ТТЛ, т, е, 1,3 В ("-400 мВ). Микросхемы, содержащие логические элементы со свойствами триггера Шмитта, приведены в табл. 1.19. В микросхеме К!55ТЛ! (рис. 1.32, а) содержится два логических четырехвх~аовых элемента Й с порогом Шмитта. Если для приема сигналов попользуется лишь один нз входов этого логического элемента, остальаые три следует подключить к положительному полюсу источника питания.

Дчя микросхемы К!55ТЛ! время задержки распространения монсио определить по временной днаграмме на рнс. 1.32, а, где ! ' =27 нс г,о МГ Р (для варианта Е5 22 нс), а )д'р 22 нс (для ЕЕ 27 нс). Средний по. роговый уровень для микросхемы с порогом Шмитта в исполнении ЕЗ 1)вср — — 1,5 В. Номинальными считаются элементы нагрузки: Си 15 пФ, йи= 400 Ом (для серия К155), Для исполнения Е5 С, !5 пФ и йи — — 2кОм. В устройствах формирования сигналов, где требуется запас помехоустойчивости, удобно использовать микросхемы с обозначением ТЛ2, каждая из которых содержит шесть иивертирующнх усилителей с порогом Шмитта (рис. 1.33,а).