Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Выходом делителя, как видно из временных диаграмм, может служитьтолько выход третьего триггера.Рис. 4.49. Безвентильный счетчик - делитель на 7:а — функциональная схема; б — временные диаграммыИз рассмотренных примеров можно вывести следующие правила построения безвентильных счетчиковделителей:1.
Заданный коэффициент счета разлагают на сомножители.2. Для реализации функциональной схемы выбирают JK-триггеры как наиболее удобные.3. Составляют функциональную схему; в общем случае она представляет собой сочетание счетчиков с коэффициентом счета 2а, 2b, 2Y и т. д. и добавочных JK-триггеров для увеличения на единицу коэффициента счета(рис. 4.50).4. Внутри каждого из счетчиков Ж-триггеры соединяют по схеме с последовательным переносом для режима вычитания.5. Каждый добавочный JK-триггер подключают к соответствующему счетчику по следующей схеме: J-входсоединяют с прямым выходом последнего разряда счетчика, С-вход с С-входом первого разряда счетчика,инверсный выход Q- с J-входом первого разряда счетчика.
K-вход с источником напряжения с уровнемлогической 1.6. Выходной сигнал снимают с выхода счетчика с коэффициентом 2а.Как видно из изложенного, безвентнльные сметчики обладают свойством наращиваемости и не требуютдополнительных логических элементов. Их недостаток — большое число триггеров.Быстродействие безвентильных счетчиков определяется их структурой, в частности тем, что значительнаячасть триггеров соединяется по схеме последовательного переноса.Рис. 4.50. Обобщенная функциональная схема безвентильного счетчика-делителяРис. 4.51. Счетчик-делитель на регистре с перекрестными обратными связямиРис. 4.52.
Распределитель импульсов на кольцевом регистре:а — функциональная схема; б — временные диаграммыСчетчик-делитель может быть построен на регистре сдвига, охваченном перекрестными обратными связями(рис. 4.51). Коэффициент деления равен 2N. Счетчики такого вида часто называют счетчиками Джонсона.Большинство счетчиковделителей серии К176 выполнены по рассмотренной схеме.4.7.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ИМПУЛЬСОВРаспределители импульсов предназначены для пространственно-временного распределения тактовыхимпульсов. Простейшей реализацией распределителя импульсов является кольцевой регистр (рис. 4.52): скаждым очередным тактовым импульсом единица, предварительно записанная в первый триггер Гьпередвигается в соседний триггер и т.
д. С выхода последнего триггера по кольцевой обратной связи единицапопадает в первый разряд. Число выходов распределителя, очевидно, равно числу триггеров в регистре.Распределители могут быть построены и по другим схемам, например на основе счетчика и дешифратора[37].4.8. СРАВНЕНИЕ СЕРИЙ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМПри проектировании цифровых устройств одной из важных задач является выбор серий микросхем,наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям к их быстродействию, энергопотреблению,помехоустойчивости, нагрузочной способности.
Помимо этих показателей в расчет также принимаютфункциональный состав серий, конструктивное оформление, устойчивость микросхем к внешним воздействиями их надежность.Один из способов выбора серий заключается в сравнении их по наиболее важным функциональнымпараметрам.Микросхемы ЭСЛ — наиболее быстродействующие: некоторые из них способны обеспечить работуцифровых устройств с частотой переключения более 100 МГц.
Однако такие микросхемы потребляют отисточника питания значительную мощность и характеризуются низкой помехоустойчивостью. Указанныеособенности микросхем ЭСЛ необходимо учитывать при их применении. Например, малая длительностьфронтов формируемых сигналов обусловливает необходимость использования для их неискаженной передачисогласованных соединительных линий, например, микрополосковой или коаксиальной. Низкаяпомехоустойчивость микросхем заставляет принимать специальные меры по их защите от воздействия наводок.Не случайно в состав некоторых серий введены приемники сигналов с линии, обладающие повышеннойпомехоустойчивостью.
Параметры базовых элементов и виды микросхем некоторых серий ЭСЛ представлены втабл. 4.13 [2, 17].Микросхемы ЭСЛ несовместимы по питанию и уровням сигналов с микросхемами других типов. Однаковозможность согласования имеется. Для этого можно использовать микросхемы преобразователей уровнейсерий 100, К500, К187, которые согласовывают уровни микросхем ЭСЛ к ТТЛ.Основная область применения ЭСЛ микросхем — цифровые устройства, работающие с частотой выше 50МГц, которые не могут быть построены на основе микросхем других типов.
В дальнейшем по мере повышениябыстродействия ТТЛ микросхем область применения ЭСЛ микросхем будет смещаться в сторону устройствсверхвысокого быстродействия.Таблица 4.13Параметр а видмикросхем100К 500К137К138К187223229234— 5,2Uн.п, В— 2,0—5—5—5—4—5—5U0BЫХ. ВU1вых. В— 1,65— 0,98— 1,45— 0,95— 1,58— 0,98— 1 ,45— 0,45— 1,45— 0,85— 1 ,47— 0,9— 1,47— 0,9Uп, вtзд, р. ср, нс0,1252,90,036—3,5—100,1580,1660,16110 МГцРпот, ср. мКтKразИЛИИЛИ — ИИЛИ/ИЛИ — НЕ4515+++751545 1)15734+1300 2)251500 2)—+55 1)100++++++++++ИсключающееИЛИ/ИЛИ — НЕRS-триггерD-триггер7-триггерДешифраторПолусумматорСумматор+++++++++++++++УстройствоускоренногопереносаАЛУ++Устройствоконтроля четностиРегистр++СчетчикПреобразовательуровняПередающийэлемент++Приемный элемент++++1) Без нагрузки в выходном каскаде.2) На микросхему.Микросхемы ТТЛ и ТТЛШ характеризуются временными параметрами, лежащими в широком диапазонезначений. Это позволяет применять микросхемы ТТЛ в устройствах различного быстродействия высокого,среднего и низкого.
Параметры базовых элементов и виды микросхем ТТЛ и ТТЛШ серий представлены в табл.4.14. Микросхемы ТТЛ и ТТЛШ характеризуются сравнительно высокой помехоустойчивостью, что делаетустройства на их основе более устойчивыми к сбоям от воздействия помех. Принимая во внимание свойства ивозможности существующих ТТЛ микросхем, целесообразно рекомендовать их для широкого применения вустройствах работающих с частотой переключения до 20 (ТТЛ) и 50 МГц (ТТЛШ).Микросхемы ДТЛ характеризуются средним и низким быстродействием (табл. 4.15). По помехоустойчивостиони практически не отличаются от ТТЛ микросхем; как правило, совместимы с ТТЛ микросхемами по уровнямсигналов. Применяются ДТЛ микросхемы в цифровых устройствах невысокого (сотни килогерц — единицы мегагерц) быстродействия.Таблица 4.14Параметр и видмикросхемыТТЛШ530К531ТТЛК555130LKI31133 1К155136К 158106134199230243UИ.П, В5555555553U0вых, В0,50,50,40,40,40,40,30,40,350,25U'вых.
ВUп'2,70,52,70,52,40,42,40,42,40,42,10,42,30,52,40,42,30,42,30,25tзд, р, ср, нСРпот. ср. мВт4,7519207,5114422276055018100215661031КразИИ — НЕ10++10++1010++1010101010 МГц1,2 — 1,71)Вт—+++ИЛИ — НЕ++НЕИ — ИЛИ — НЕ++++РасширительДешифраторМультиплексорСумматор++++++++++++++++++++Устройство контролячетности++СчетчикФормировательимпульсов+++++++++++++++++++++++++АЛУКомпараторRS-триггерD-триггерJK-триггерРегистр10+++++++++*) На микросхемуМикросхемы РТЛ (табл. 4.16) характеризуются низким быстродействием, малой потребляемой мощностьюи низкой помехоустойчивостью. По уровням сигналов и напряжению питания микросхемы РТЛ несовместимыс микросхемами других типов. Предназначены для применения в цифровых устройствах низкогобыстродействия (сотни килогерц) с жестко ограниченным энергопотреблением.Микросхемы НСТЛ на МДП-транзисторах с р-каналом характеризуются низким быстродействием,большим энергопотреблением и повышенной помехоустойчивостью (табл.
4.17). Существенные особенностимикросхем НСТЛ большинства серий: необходимость в относительно высоковольтных (до 27 В) источникахпитания, высокие уровни сигналов, несовместимость с микросхемами всех рассмотренных выше типов.Микросхемы на взаимно-дополняющих по проводимости канала МДП-транзисторах (КМДП) существенноотличаются по свойствам от микросхем на р-МДП-транзисторах. Они имеют положительное напряжениепитания, потребляют на несколько порядков меньшую мощность, характеризуются при этом значительнобольшим быстродействием и более высокой помехоустойчивостью.Функциональный состав серий 164, К564, содержащих микросхемы различных видов и разного уровняинтеграции, позволяет применять эти серии для построения любых цифровых узлов с тактовой частотой до 1МГц для серии 164 и до 5 МГц для серии К564 [17].Таблица 4.15Параметр и вид109микросхемUН.П, В3; 5U°вьпс, ВU1 ВЫХ, Виа, вtзд, р, ср, нсPпот, ср.
МВтКразИИ — ИЛИИ-НЕИ — ИЛИ — НЕНЕРасширительRS-триггерJK-триггерСумматорДешифраторФормировательУсилительРегистрСчетчикК511151211561282022152172182212403; 53; 53±4±43; 66,343; 50,42,50,360—5+0,352,50,350—50,552,500,4351760,52,40,516 МГц306++— 0,25— 1,35— 0,330,3400193++— 0,25— 1,4— 0,330,3232250,32,60,5242041,20,153,5—15048——2,50,52 МГц15—0,52,50,4552341,512522525025++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Таблица 4.16Параметр и видмикросхем11411520121!231Uип, В44434U вых, В, не болееU1BblX, В, не менееUп, ВK разtзд.р.ср., нс0,20,30,30,9 —1,35 0,145000,20,1546500,20,780,1541500,5730РБОТ.ср , МВТИИЛИИ — ИЛИИЛИ — НЕИЛИ-НЕТНЕРасширительRS-триггерПолусумматорРегистрСчетчик1)На микросхему0,32/102703,75+8++++0,044300кГц351)++++++++++++++++Однако в отличие от микросхем на р-МДП-транзисторах микросхемы этого типа менее технологичны,требуют для своего изготовления больше операций и, следовательно, более дорогие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
