Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Разработаны также микросхемы с большой нагрузочной способностью, а также устройства с высоким коллекторпым напряжением, что позволяет подключать нагрузки с высоким напряжением питания. Здесь в качестве нагрузок имеются в виду всевозможные реле, лампы, светодиоды и электронные Фвумоиод Ди г Ь'и ууа +дЯ 01 мияа Рис. 2.3П Примеры использования устройств с открытым коллскторпым входом. а — нагрузка иа лампу накаливания н светокнап; б — нагрузка ва реле, а — иптегриру!апсая Пеночка с псслез„авательна включенным триггером Шмичта; г — зле-с. ~ юнтажкаго ИЛИ. устройства с мощными транзисторами. Схемы, допускающие такие нагрузки, называются буферными, а поскольку онп инвертируемы, их называют еще «инвертирусмые буферные схемы».
На рис. 2.30 показаны три варианта выхода ТТЛ. Нп рис. 2.30, а показана схема двухполярного выхода, па рис. 2.30, б — схема выхода с открытым коллектором и иа рис. 2.30, в — буферная схема с трехстабильным выходом. В такой схеме база конечного транзистора требует большего тока отпирания; это делается специально для того, чтобы транзистор Логические скеиот и области их применения можно было использовать при больших токах в цепи коллектора. На рис. 2.31,а — г показаны способы применения схемы выхода с открытым коллектором.
На рис. 2.31,а к транзистору подключена лампочка или светодиод с последовательно включенным резистором. По такой же схеме к транзистору можно габ.итча 2,!. Параметры инверторов и устройств сопряжения с открытым коллекторным входом (сигтталы высокого и низкого уровней на открытом коллеьторвом выходе) Максимальное иаприжение на коллекторе, в Максимальный коллекторный ток, мл Схемы с открытым коллекторным аьжоиом (ОС) Тип '06 Инвертор с открытым коллекторным выходом Каскад сопряжения с открытым коллекторным выходом Инвертор с открытым коллекторным выходом Каскад сопряжения с открытым коллекторным выходом Элемент 4хИ-НЕ с двумя открытыми коллекторными входами Элемент 4ХИЛИ-НЕ с двумя открытыми коллекторными входами Элемент 4ХИ-НЕ с двумя открытыми коллекторными входами 30 40 '07 30 40 15 '16 40 15 '17 40 15 '26 16 '33 5,25 48 5,25 '38 48 подключить реле, как показано на рис.
2.31, б. Примечательно, что реле имеет шунтирующий диод, который служит для гашения ЭДС самоиндукции при коммутациях, а они, как известно, выше напряжения питания. На рис. 2.31, в показано применение схемы как части интегратора, который позволяет расширить импульс. Наконец, на рис. 2.31,г показана схема каскада с двумя параллельными открытыми коллекторными выходами с общей нагрузкой 1 кОм. В таком виде схема может выполнять функцию ИЛИ. В табл.
2.1 приведены данные нескольких инвертируемых схем и буферных каскадов с открытым коллектором, работающих при высоких и низких напряжениях на коллекторе. Все они выполнены по ТТЛ и относятся к серии 7400. На рис. 2.32 показана схема с открытым коллектором, которую можно применить как источник сигналов, работающий на !!2 Глава 2 Уасотв тки врос.седеет сил ми Уса оте дтилросшедтет Уасохв дтииро -лепте т Рис. 2.32, Подключение устройств с открытым коллекторным входом к об- шей шине (однонаправленная линия передачи информации). тх — передатчик; дх — приемник. общую линию однонаправленной передачи информации.
По этой линии могут передавать информацию к приемникам три передатчика: А, В и С. На время посылки сигнала передатчиком А два других передатчика блокируются путем запирания выходных транзисторов. Передатчик А включается в работу импульсом высокого уровня Н, который подается на отпирающий вход. В это время два других передатчика запираются импульсами низкого уровня, подаваемыми на вход. Все это иллюстрирует таблица истинности элемента И. Если на один из входов подается сигнал уровня Е, то на выходе элемента сигнал будет иметь уровень Н.
Низкий уровень на одном входе одновременно запрещает передачу информации по второму входу элемента И. Сопротивление нагрузки между выходом и линией 330 Ом. Пример двунаправленной собирательной шины, подключенной к выходу с открытым коллектором ИС И-НЕ, используемой как передатчик или приемник, приведен на рис. 2.33. С помощью такой схемы по общей шине можно передавать сигналы 1!3 Логические схемы и области их применения р Вход инсрор- Выход инцор- нин д ноционнвлд лтационноуй Вход инсуор- Выход инаюр- национный национноуй Рис 2.33. Элементы И-НЕ с отнрытым коллекторным выходом, подключены к общей шине двунаправленной линии переда т информапии.
Слева вверху — таблица истиввости логических элеиеитов. цей истинности злемента И. По двунаправленной шине можно передавать сигналы от А к В и С, а также от С к В и А и т. д. Другими словами, информация по соединительной линии можст передаваться в обоих направлениях. 2.24. Схемы с трехстабнльным выходом Недостаток работы на линии передатчика с открытым коллекторным выходом состоит в том, что нарастающие фронты импульсов имеют значительно меньшую крутизну, чем спадающие.
Причина здесь в том, что не существует транзисторного ключа на напряжение больше +5 В. Крутизна фронтов импульсов становится тем меньше, чем длиннее линия передачи и чем больше емкость между линией связи и шиной заземления. Как данного передатчика к определенному приемнику или к нескольким приемникам по командам, подаваемым на передатчик и приемники.
Из таблицы истинности видно, как должны управляться передатчик и приемник, чтобы информация по собирательной шине передавалась из одной части структурной схемы в другую. Данные атой таблицы легко подтверждаются табли- Глава 2 114 было сказано выше, чтобы обойти эту трудность, были разработаны схемы с трехстабильным выходом. В такой схеме между выходом и шиной заземления, а также между выходом и линней питания включен низкоомный коммутирующий элемент.
Поэтому и нарастающие, и спадающие фронты импульсов имеют практически одинаковую крутизну. В кабельных системах связи, имеющих несколько параллельных линий, для уменьшения помех используют ленточные провода со скрученными жилами. Одна жила в проводе служит для передачи информации, другая (обратная) — для заземления. Она заземляется и на стороне передатчика, и на стороне приемника. Эффект уменьшения помех в ленточном проводе достигается благодаря тому, что ток в обратной жиле наводится не по цепи заземления, а вследствие индуктивно-емкостных связей экрана с сигнальной жилой. Прямая и обратная линии образуют канал с волновым сопротивлением около 130 Ом. Мощность передатчика должна быть достаточной для того, чтобы при такой нагрузке обеспечить передачу по линии логических сигналов двух уровней.
Чтобы избежать отражений, линия на стороне приемника должна быть нагружена на характеристическое сопротивление. Решение вопроса о том, какие провода следует применять в линии — со скрученными жилами или обычные ленточные с параллельными жилами (причем одна из жил может выполнять функцию обратной жилы),— зависит от различных факторов. К ним, в частности, относятся: уровень помех на стороне приемника, расписание работы линии связи (возможность использовать относительно «спокойные часы»), условия отражений на линии. Определенную роль играют такие факторы, как перекрестная модуляция импульсов, длина проводной ()кабельной) линии связи и т. д. Зная свойства сигналов, вполне можно так выбрать время передачи информации, чтобы перекрестная модуляция и отражения особых трудностей не создавали.
2.25. Буферные элементы с общей шиной, передатчики и приемники Первыми логическими элементами ТТЛ с трехстабильным выходом были Зь474125 и 55)74126. Позже появились такие же схемы семейства Е5, самые новые из них — это Е5425 и Е5426. На рис.
2.34 показаны схемы буферных элементов с общей шиной и соответствующие им функциональные таблипы. Когда на трехстабнльном входе схемы 651125 снгнач низкого уровня, то состояние входа неопределенное. У схемы БН 126 все наоборот. Если эти две схемы соединить параллельно, то можно получить двунаправленный буферный элемент, причем трехстабнльные входы будут соединяться между собой и могут управляться од- Логические схемы и области ик применения ив1 56! огг, 'сге са1 Функ циакалская ягарлгггеа д с т11 сссгсааякис Ьсас 647 н г ~ н Ясака сгг ЮР Ч гл 55741ггк! 741мггк ивг 561 ы 6, '4 г 6 С1Ч1 Фуг киианалсгшя ллМли 11'17 с У ,е с гиасаск ~ сасягаякис ) и ксасяся ссч сакские н~н 'и .гссгля 557 776к774 5176к Рпс.
23!. Элемен1ы с трсхстебнлшгым выходом как элементы сопряженна о шиной, ним сигналом. Входной сигнал уровня Ь освобождает один буфер, а сигнал уровня Н вЂ” другой. Буферные элементы с обшей шиной, как н элементы с открытым коллектором, используются для подачи сигналов на собирательную шину. К линии они подклю шются точно так же, как элементы с открытым коллектором. Но вход сброса здесь трехстабильный и не служит вхо- 11а Глава 2 Гй Х- варева~ Виа' и -разрешение в Верху 1-раерешееие я- аарелт .тел~ля 74ЫЛФГФ б дом элемента И.
Буферные элементы с общей шиной часто используются для расширения нагрузочной способности запоминающих и адресных регистров. Буферный элемент с увеличенной нагрузочной способностью необходим в устройствах селекции больших ЗУ. Среди выпускаемых микросхем ТТЛ имеются серии, специально спроектированные для использования в системах обработки групп импульсов-байтов. К таким микросхемам Пт Логические скемы и области их применения относится, например, микросхема 1.8241, у которой 8 буферных элементов на одном кристалле. Буферный элемент имеет один входной триггер Шмитта, что позволяет уменьшить его чувствительность к помехам.
Микросхема 1.824! содержит два ряда по 4 буферных элемента, что позволяет нагружать ее на дву- 7-разрешгмтие 'гте И-запрепт Вагу оферту ,уемлн 7= разрешение Н-запрет Вид обер,ту ада гехзлезят Рис. 2.33 и — шина двунаправленной нередачи информации с злеыентами с трехстабильнымн выходами; б — г — назначения выводов соответственно микросхем 7415241, 7415244, 741.5243; д — условное обозначение микросхемы 741.5244 в системе МЭК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
