Рябов В.Т. - Функции, структура и элементная база систем автоматического управления (1041593), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

элемент имеет три вывода: вход, выход и управляющий вход. Выход

тристабильного элемента может быть в состояниях «нуль», «едини-

Рис.2.21. Обозначение

ца» и «разомкнуто». Это третье состояние возникает, когда «кон-

(а) и функциональная

такт» в функциональной схеме на рис. 2.21, б) разомкнут. Это со-

схема (б) тристабиль-

стояние называют также «вы-сокоимпедансным», т.е. в нем выход

ного элемента.

имеет высокое (несколько МОм и даже десятков МОм у k-МОП

схем) сопротивление, как на шину питания, так и на землю. Для

к раткости это состояние называют также Z-состоянием. Тристабильные элементы применя-ют обычно в составе выходных каскадов интегральных схем (ИС). Далее мы с такими схе-мами, широко применяемыми в САУ.

Выпускаются типовые логические вентили, как ИС малой и средней степени интегра-ции. При этом в одном корпусе компонуется несколько вентилей, обычно однотипных . На-пример, 4-2И-НЕ – это 14- и выводная ИС, содержащая 4 двухвходовых вентиля И-НЕ (4х3 плюс два вывода питания). Обозначается она К1533ЛА3 или К1554 ЛА3 – тип корпуса К, но-мер серии (ТТЛШ или k-МОП), функциональное обозначение ЛА3.

Специализированные КЛС, выполняют те или иные широко распространенные функции. Буферы служат для усиления входных или выходных сигналов и подключения к шинам. Однонаправленный буфер АП5 выпускается в сериях 1533 и 1554 и представляет из себя две раздельно управляемых четверки триггеров Шмидта с тристабильным выходом и повышенной нагрузочной способностью. На рис.2.22, а) приведено символьное обозначение в принципиальных электрических схемах, а на рис.2.22, б ) – функциональная схема одной четверки. Триггер Шмидта служит для очистки сигнала от помех и защиты от ложных пере-ключений . Он имеет порог переключения из нуля в единицу больший, чем из единицы в нуль. При подаче на вывод ОЕ (Output Enable, разрешение выхода) активного низкого уровня на выходах out устанавливаются уровни, соответствующие входным. Если уровень на выводе ОЕ высокий, на выходах – Z-состояние. Схема упакована в 20-и выводном корпусе (16 вхо-

дов-выходов, 2 разреше-

ния и два питания).

На рис.2.22, в) по-

казан

двунаправленный

буфер АП6. При высоком

уровне на выводе ОЕ сто-

роны А и В разорваны.

При подаче на вывод ОЕ

активного низкого уровня

Рис.2.22. Специализированные КЛС: а) однонаправленный бу-

стороны А и В соединяют-

фер АП5; б) функ-циональная схема четверки каналов буфера

ся,

причем

направление

АП5; в) двунаправленный буфер АП6; г) дешифратор 3х8 ИД7.

передачи

сигнала зависит

от

состояние

вывода Т.

Е сли на нем высокий уровень, сигнал передается от А к В, иначе, наоборот, от В к А. Схема также упакована в 20-и выводном корпусе.

Дешифратор 3х8 ИД7 (рис.2.22, г) при получении разрешения устанавливает в низ-кий уровень тот из восьми своих выходов, номер которого соответствует двоичному числу, пришедшему на адресные входы. Чаще всего их применяют в качестве дешифраторов памя-ти. Адресные входы присоединяются к шине адресов микропроцессора или микроконтрол-

Рис.2.24. Схемотехническое обо-значение (а) и функциональная схема одной ячейки (б) статическо-го регистра ИР22.

Рис.2.23. RS-триггер и его таблица состояний.

60

лера. При обращении к памяти дешифратор выбирает своим активным выводом то устройст-во, адрес которого выставлен на шине адресов и переводит его в активное состояние. Все эти ИС выпускается в ТТЛШ и k-МОП серии.

Контрольные вопросы.

Транзисторно-транзисторная логика и ТТЛ с диодами Шоттки.

МОП-логика, сравнение с ТТЛ и ТТЛШ..

Типовые КЛС в САУ, оформление их выходов.

Специализированные КЛС, назначение, технологические и схемотехнические решения.

Последовательностные схемы

основе последовательностных схем, выход которых Y определяется сигналами на входах Х и прошлым состоянием схемы, лежат КЛС, охваченные обратными связями, поэто-му все, что ранее было сказано о технологических сериях, оформлении и нагрузочной спо-собности выводов КЛС, относится и к последовательностным (ПС) схемам.

Интегральные триггеры. Элементарной ПС является RS триггер, представленный на рис.2.23, рядом приведена таблица его состояний. Она отличается от таблицы истинности КЛС (рис. 2.17, г) тем, что при некоторых значениях входных воздействий выход определен прошлым состоянием. Допустим, после включения на выходе Q установилась единица, тогда

на нижнюю ячейку ИЛИ-НЕ придет нуль, и если входы

S и R исходно будут в нуле, на выходе Q будет ноль.

Это исходное состояние схемы после включения. Здесь трудно сказать, какое оно будет , все зависит от сравни-тельного быстродействия ячеек. Состояние входов «еди-ница – единица» здесь запрещено и выход не определен.

RS-триггеры выпускаются в интегральном испол-нении и носят функциональное обозначение ТР. Так, 1533ТР2 – четыре RS триггера с инверсными входами (активен низкий уровень), выполненных по ТТЛШ тех-

н ологии, в основе этих триггеров ячейки 2И-НЕ. Попробуйте нарисовать и объяснить работу

такого триггера.

Асинхронные и синхронные, статические и динамические триггеры. Триггеры делят на асинхронные, т.е. переключаемые в любой момент времени и синхронные, момент переключения ко-торых задается специальным разрешающим вхо-дом – входом синхронизации. Синхронные тригге-ры бывают статическими, когда разрешение на пе-реключение задается уровнем напряжения на вхо-де синхронизации и динамическими, когда пере-ключение происходит по фронту или спаду сигна-ла на входе синхронизации. На основе триггеров строятся различные счетчики, регистры, схемы па-мяти и др.

Р егистры. Эти ИС служат в САУ для хра-

нения информации. Их используют, например, для подачи и хранения сигналов дискретного управления (ДУ).

Схемотехническое обозначение статического регистра ИР22 и функциональная схема одной его ячейки приведены на рис.2.24, а) и б) соответственно. Она состоит из статического синхронногор D-триггера и тристабильного элемента. Восемь ячеек регистра имеют общие входы синхронизации и разрешения выхода. Выпускается в серии ТТЛШ и k-МОП. Не труд-но догадаться, что запись в регистр осуществляется при низком уровне на входе синхрониза-

61

ции, но содержимое D-триггеров появляется на выходе только после перевода вывода OE в активное низкое состояние.

Регистр ИР28 является динамическим аналогом ИР22. Запись осуществляется по фронту импульса синхронизации. Для того, чтобы записать информацию, необходимо на входах D выставить требуемые уровни сигналов, затем сформировать отрицательный им-пульс на входе синхронизации и при его окончании (появлении перехода из нуля в единицу - фронте) информация будет переписана в регистр. Такие регистры удобно подсоединять к ти-

повым микропроцессорам. Линию записи WR микропроцессора, а она активна в низком уровне, можно непосредственно присоединять к выводу синхронизации С.

Схемы памяти. Речь здесь пойдет не о памяти вообще, а об электронных схемах па-мяти . Память делят на постоянную или масочно программируемую (ПЗУ), репрограммируе-мую и оперативную. В постоянное или масочно программируемое ПЗУ программный код зашивается в процессе его производства и изменен быть не может. Такие ИС применяют для устройств массового применения при стабильной программе выпуска. В САУ технологиче-ским оборудованием ПЗУ применяют редко.

Репрограммируемые постоянные запоминающие устройства РПЗУ программируются у пользователя . Основу современных РПЗУ составляет МОП транзистор с плавающим затво-ром (рис.2.25). Плавающий затвор никуда не присоединен и находится в слое окисла под ос-новным управляющим затвором.

При подаче на управляющий затвор положительного напряжения около 20…25 В, элек-троны с подложки диффундируют через изолятор (окись кремния SiO₂) и собираются на пла-вающем затворе. При этом их электрическое поле

плавающий затвор алюминиевый

блокирует действие управляющего затвора и со-

изолятор затвор

вывод

стояние МОП-транзистора уже изменить нельзя,

он все время будет закрыт. Заряд на плавающем

p

n

p

затворе сохраняется десятилетия и все это время

исток

сток

схема памяти будет хранить записанный в нее

код.

подложка

канал

Для стирания информации необходимо

Рис.2.25. Топология МОП транзи-

снять заряд с плавающего затвора. Это делают

стора с плавающим затвором.

двумя способами – облучением кристалла ульт-

рафиолетовым излучением, либо подачей на

подложку положительного напряжения относительно управляющего затвора.

Для того чтобы ультрафиолетовое излучение попало на окисел, в

корпусе ИС над кристаллом делают кварцевое окошко, прозрачное для

Характеристики

Список файлов книги