Популярные цифровые микросхемы, страница 11

У каждого инвертора микросхемы К155ТЛ2 переключательная характеристика идентична показанной на рнс.1,32, б. У элементов мнкросхемы К555ТЛ2 выходная амплитуда больше (см. рис. 1.33,б). Для обоих вариантов микросхемы Т!!2 1! =1 ' и ие зд,р зд,р превышает 22 ис Микросхемы с обозначением ТЛЗ имеют по четыре двухвходовых элемента И с гистерезисиой передаточной характернствкой триггера Шьштта (рнс. 1.33, в). )( !55ТЛЗ , Я В)Я4 ОЬНЗДУ йь )(555ТЛЯ и„;,,й с 3 ! 5 Рис. 1.33. Триггеры Шмнтта в микросхемах К133ТЛ2 и К!ббТЛЗ По основным электрическим параметрам, включая перекл!очательную характеристику, микросхемы — триггеры Шмитта серии К!бб (ТЛ!, ТЛ2, ТЛЗ) аналогичны. При входном напряжении низкого уровня ток потребления для них равен 24 мА, при напряжении высокого уровня— 40 мА.

1.10. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Логический элемент искцючающее ИЛИ применяется как сумматор по модулю 2 или используетсч для задерживания цифрового импульса. Его часто включают как фазовый компаратор, определяющий момент равенства частот н фаз двух цифровых последовательностей. Среди прочих устройств с помощью элементов исключающее ИЛИ часто проектируют генераторы строго сфазировапных мпогофазных последовательностей (например, трехфазных напряжений питания мвкроэлек. тродвигателей). На практике наиболее часто используют двухвходовые элементы вс.

ключающее ИЛИ и исключающее ИЛИ. На рис. 1.34, а показан символ элемента без инверсии и его таблица состояний. Выходной сигнал элемента соответствует логическому уравнению Я=А9В=АВ+ВА. Здесь О! — символ суммирования по модулю 2. Нижняя и верхняя строки таблицы (рис. !.34,а) отображают эквивалентность входных уровней, т.е. А=-В=О (в верхней строке) и А=В=! (в нижней). В случае А=В=О выходной сигнал б)=0 (зто естественный, так называемый три. виальный ноль). Когда А=В=! выходной сигнал () также равен нулю, э, хотя иа двух входах А н В присутствуют единицы. Если доба ить к в лементу исключающее ИЛИ двухвходовой элемент И, который будет не служить формирователем единицы старшего разряда (по-другом, е- у, г- ратором переноса; он образует выход С), то получится двухразрядный полусумматор.

Схема полусумматора показана иа рис. 1.34, б. Ова бб дает при А=В=! результат (3=0 (это младший разряд суммы) и С=1 (старший разряд, здесь он называется единицей переноса), В итоге на обоих выходах полусумматора появляется двухразрядное двоичное выходное слово: А+В=!+1=!О.

Его десятичный эквивалент 1+1=2. В таблице состояний на рис. 1.34,а последняя колонка соответствует элементу исключающее ИЛИ с инверсией. На рис. 1.34, в показано расположение элементов исключающее ИЛИ в микросхемах К155ЛП5, К555ЛП5, К531ЛП5, а также в К555ЛЛЗ, имеющей выходы с открытым коллектором. На ргс. 1.34, г дана таблица состояний для одного элемента каждой из этих микросхем, Микросхема К555ЛЛЗ имеет ток Д П ц Д ЛГУ5ЛП5, Л55УЛ05, К5УШЛУ, Х55УЛЛЗ Я Дч Аз%84 Ю г) Рис, 1.34. Микросхемы исключающее ИЛИ потребления 10 мА (все входные уровни низкие).

Для нее время задержки распространения 1,х,р — — 30 нс. Мииросхеме К555ЛЛЗ соответствует 74 Е5136. Микросхема К155ЛП5 потребляет тон питания 60 мА, К555ЛП5 10 мА. Для К53)ЛП5 этот тон равен 75 мА, во время задержании распространения сигнала уменьшается до 10 нс (для К165ЛП5 н К555ЛП5 1„д' в — — 30 нс, а 1,', „=22 нс). В зарубежных сериях 74 отечественным микросхемам ЛП5 соответствуют микросхемы с номерзми 86, 886 и Е586. Иногда появляется необходиыость собрать элемент исключающее ИЛИ из отдельных логических элементов. На рис. 1.35, и — г даны схемы таких устройств беэ инверсии, а на рис.

1.35,д — з — аналогичные структуры, но с инверсией выходной функции суммирования по модулю 2. Рщ 3 РР4 я Ь 0 Р а) РР! РР2 Р) РР2 Р Р! ! РР4 . РР1 Ю 1 Р Р! РР4 РР2 РРЗ з) Рис: 1.35. Структуры узла исключщощее ИЛИ без инверсии (а — г) и с инверсией (д — з) (! .5) Если требуется многовходовой элемент исключающее ИЛИ, можно собрать его по схемам, показанным на рвс. 1.36. На рис. 1.36, а дана схема трехвходового сумматора по модулю 2< <З = А<ЗВй»С, а на рпс.

1.36, б — восьмивходового: Я = АЯВ®С<ВВ~Е~Р~П<ВН. (1.6) На,рис. !.36, в избрал<ена другая восьмивходовая схема, реализующая уравнение (1.6). Такая структура — основа микросхем, предназначенных для проверки на четность многоразрядных цифровых слов (см., например, рнс. 1.128 и рис. 2.66). Рассмотрим несколько примеров применения микросхем нсключающее ИЛИ. Выходные импульсы этих логических элементов появляются в моменты совпадения обоих входных сигналов (если оба входных уровня высокие или оба низкие).

Простейший пример — устройство выделепич фронта н среза входного импульса (рнс. 1.37,а). Напомним, что традиционно зто делалн с помощью днфференцирующего С«.звена с последующим усилением н формированием сигнала. Микросхема среднего уровня интеграции исключающее ИЛ»1 ЛП5 илн ЛЛЗ упрощает такое устройство. Фронты выделяются здесь горазло стабильнее.

Длительность каждого выходного импульса ока'кется равной 31,»,„ Поскольку в устройстве (рис, 1.37,а) фазы входного (!»» и зад<р» <ивяного (!» импульсов совпадают, то в выходном элементе исключаю- ИИ иг а) Рис. 1.36. Многовходовые элементы искшочающее ИЛИ щее ИЛИ нулевое выходное напряжение будет в двух случаях: если ().,=(),=0 н (). =(1,=1)ж, Когда же (),„Ф()м выделяются выходные импульсы с длительностью 31,х,э Другими словами, с такой точностью можно определить время прихода фронта импульса и время окончаниа этого импульса, Устройство, собранное по схеме (рис.

!.37,а), удваивает частоту входного сигнала. В настоящее время для преобразования оптического изображения в электрический телеввзиоиаый сигнал стали все шире применять вместо приемных электронно-лучевых трубок (например, видиконов), полупро- а) Рис. 1.37. Устройство, выделяющее фронт и срез иыпульса (а), и диаграмма его работы (б) водниковые матрицы. Это микросхемы с открытой для сфокусированного изображения поверхностью, состоящей примерно нз 250 тысяч светочувствительных ячеек и имеющей размер оптической зоны около !5)(20 мм (число отдельных транзисторов в этой сверхбольшой интегральной схеме превышает полмиллиона)). В каждой из ячеек накапливается заряд, соответствующий яркости одной точки изображения. Все накоп.тенные 250 тысяч зарядов прн последовательном выносе их нз матрицы дают кадр телевизионного изображения. Схемотехническн задача организации такого выноса весьма сложив (здесь используются специальные внешние БИС управление ячейками матрицы, связанными меж 2Г27( КЮ5ИЕЧ )грг ктлт луууягуг а,1 рпс.

1.38. Генератор трехфазнай последовательности (а) и диаграмма его работы (б) ду собой дорожками переноса зарядов, из-за этого матрицы называют приборамн с зарядовой снязью — ПЗС). Часто для переноса зарядов в матрице на ее поверхности делают трехфазные шины управления. На эти шины требуется подавать точные трехфазные сигналы управления специальной формы,. так называемыа сигналы кадрового и стропюго переноса. Строчная последовательность подается с частотой до 1О МГц. Наиболее надежным оказался формирователь, выполненный по схеме, показанной на рпс. 1,38, а.

Здесь зада. ющая частота синхронизации должна быть выбрана в 6 раз большей, чем требуемая частота трехфазной последовательности переноса. Счетчик К!55ИЕ4 (см. рис. !.65) генерирует последовательности импульсов й, В и С. После трех элементов исключающее ИЛИ выходные последовательности Ф1, Ф2 и Ф3 имеют точную и постоянную фа- А 1 ЛУагьтдо г «ууЫгтг5у А Е лт пш д/ Рис. 1.39.

Коммутатор кварцсванной последовательности )а) и диаг- рамма его работы (б) 60 звровку со взаимным сдвигом па треть периода. Такую же схем ф ьш овани р ия трехфазного напряжения можно нсвольэовать для питания ему форспепиальных бесщеточиых микродвигателей. С помощью элемента исключающее ИЛИ можно построить коммутатор фазы последовательности импульсов, поступающей от кваоцевого автогенератора с частотой 1„,. Эта схема показана на ис. !.30, а. На управляющий вход (Огчр) в этом устройстве подается номанда управления фазой. На рнс.