Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Внутри самого элемента эти две операции протекают почти одновременно. Если вообще здесь можно говорить о последовательности, то вполне возможно, что сначала совершается опрос В=1 и затем опрос А=1. Четко выраженная последовательность операций прослеживается на структурной схеме ЯКТ- триггера. (Триггер с входами установки, сброса н синхронизации.) Сначала должен появиться тактовый импульс, и затем уже следует опрос о том, какую информацию несут входы — информационный и сброса.
На последовательность элементарных операций указывают и так называемые диаграммы состояний, рассмотренные в томе 1 Логические схемы и области их нримененил настоящего курса. Состояния на схемах имеют буквенные обозначения с цифровыми индексами, заключенными в кружок. На линиях, соединяющих обозначения состояний, указываются условия, при которых должен совершиться переход из одного состояния в другое. Если изобразить диаграмму состояний БКТ-триггера, то она получит вид, показанный на рис. 2.61. Исходным является состояние покоя КО, за ним (после операции Т) наступает состояние К2, когда совершается опрос, активен ли сигнал 5 или нет. Если ответ утвердительный, т. е. если 5 активен, то следует ответвление на КЗ.
Если сигнал 5 неактивен, то следует ответвление на К4. Если сигналы 5 и Р неактивны, то это приводит к запуску мультивибратора. Если 1ч активно, а 5 неактивно, то далее последовательность через К2 и К4 приводит к «сбросу». Видно, что диаграмма состояний во многом совпадает со структурной схемой. 2.38. Серия быстродействующих КМОП-элементов 74НС Как было отмечено в томе 1 настоящего курса, быстродействие элементов КМОП-логики меньше, чем ТТЛ. Однако по сравнению с элементами ТТЛ у элементов КМОП-логики меньше рассеяние в статическом состоянии, поэтому элементы КМОП-логики применяются в системе, где требуется обеспечить минимальное потребление энергии.
Впервые элементы КМОП-логики появились в начале 70-х годов, но и сейчас технология их продолжает совершенствоваться. Многие фирмы-изготовители улучшают свойства этих элементов, в особенности быстродействие. В настоящее время разработчики микроминиатюрной радиоэлектронной аппаратуры уже имеют в своем распоряжении, правда в ограниченных количествах, быстродействующие логические элементы КМОП- технологии.
Это серия элементов 74НС. Свойства таких элементов почти такие же, как элементов ТТЛ. Элементы двух серий совместимы между собой и по проводимости, поэтому в одной конструкторской разработке можно применять элементы ТТЛ н КМОП-логики серии 74НС.
Взаимная замена элементов Е5-ТТЛ и 74НС-МОП может привести к трудностям, прежде всего в связи с разными напряжениями логических уровней. Это значит, что при подключении элементов серии 74НС к элементам 1.5-ТТЛ может потребоваться преобразование уровней логических сигналов. Поэтому без крайней нужды применять совместно элементы этих двух серий не рекомендуется. К данной проблеме мы еще вернемся. В технологии логических элементов серии 74НС использован новый элемент, так называемый «кремниевый ключ», являю- Глава 2 !52 щийся дальнейшим усовершенствованием КМОП-логики.
Кремниевый ключ уже применяется в микропроцессорах (например, в микропроцессоре 5)5С800) и других периферийных устройствах ЭВМ фирмы Ха11опа! Беш(сопднс1ог ((ч5). Логические элементы серии 74НС в настоящее время изготавливаются несколькими фирмами, ведущими в КМОП-технологии, такими, например, как ь!5, КСА, Мо1ого1а н Р)п11рь.
Уже выпускаются более ста различных по функциям БИС и сверх- БИС, в том числе и заменяющие элементы старых серий 4000 и 4000В. Фирмы — изготовители микроэлектронных логических элементов считают, что логические элементы серии НС к концу 80-х годов станут самыми распространенными и что на пх базе будут разработаны периферийные устройства и микропроцессоры КМОП-логики. Что касается стоимости, то, как ожидается, в связи со значительным сокращением габаритов кристаллов (чипов) микросхемы новых серий, в том числе БИС, будут конкурентоспособными с аналогичными ИС ТТЛ. При решении вопроса о целесообразности использования элементов серии 74НС при разработке ИС средней и большой интеграции важнейшими факторами являются компактность конструкции, ее масса и пониженная чувствительность к внешним помехам.
2.39. Некоторые свойства базовых элементов 74НС Благодаря большей плотности размещения активных элементов и соединений в одном кристалле элементы серии 74НС работают при меньшем напряжении питания, чем элементы серии 4000 КМОП-логики. Оно может быть в пределах от +3 до +6 В, т. е. в среднем +5 В. Такое напряжение уже в течение ряда лет используется в схемах ТТЛ и в микропроцессорах ."чМОБ- и НМОБ-технологии. Для элементов КМОП-логики принято напряжение питания 5 В, что позволяет обеспечить взаимо- заменяемость систем питания схем КМОП-логнкн и ТТЛ.
Несовместимость по напряжениям логических уровней 74НС- и ТТЛ-элементов выбрана умышленно. Как сказано выше, применять совместно элементы той и другой серии без специальных мер нельзя. Особенно сложен переход от элементов (.5-ТТЛ к элементам серии 74НС по высоким логическим уровням. Для этой цели среди изделий фирм имеются специальные переходные элементы, позволяющие реализовывать такие переходы.
Предельные параметры некоторых микросхем серии 74НС даны в табл. 2.3. Максимальное напряжение питания 7 В, минимально допустимое — 0,5 В. Напряжения выше н ниже указанных могут вызвать разрушение микросхемы. Приведенные 153 Логические схелсвг и области их применения Таблица 2.3. Предельные значения параметров микросхем серии 54/74 НС (быстродействующие КМОП-элементы) М и н и м а з ь. нос значение Максималь- ное значение Единицы измерения Парамечз 7,0 (7, +0,5 В В Напрялсение питания ((/в) Напряжение входа и выхода Температура хранения Мощность рассеяния Температура нагрева анода прн пайке (1О с) — 0,5 — 0,5 150 т, Р„ Ть 500 300 мВт С Таблица 2лй Рекомендуемые режимы работы микросхем серии 54/74 НС (быстродействующие КМОП-элементы) Максимань- Езиницы нос значение измерения Минималь- ное значение Пзрзмечр 6,0 Нес 3,0 0,0 4/се (/в и.
Напряжение питания ((/в) Напрязкение входа и выхода Выходной ток при сигналах уровней Н и /. Ток при напряжении Усс лопщеского заземления Температура окружающей среды у микросхем серии 74НС Тем псрач ура окружаюгпей среды у микросхем серии 54НС В В ~25 0,0 / н .+50 0,0 /сс +85 — 40 — 55 +125 предельные значения справедливы и для входов, и для выходов элементов в разных функциональных режимах, В табл. 2.4 даны рекомендуемые рабочие режимы. Выходной ток может принимать значения в пределах ч-25 МА. Как и в других логических микросхемах, в серии 74НС имеется 54-я подгруппа специального (военного) назначения.
В таблице это заметно по показателям допустимых рабочих температур. Основные параметры микросхем серии 54/74НС приведены в табл. 2.5. Там даны минимальные и максимальные значения с Ьс с хс' ' ха сР Ю СР Ю сй !! о а со 11 о со !! д ссс ~! и а о о х х со с.с х о х о х о о х о Ю с' о о х о х х с ю о о х о о у о х о с о о х х х о х х о Ю у о со сс д со со" о с Ы о с Ю с х о о о о Ю о о о:с х ! ~1 1~ у х о Ф х У со со ~! со с' сс ~! ~ Ы сс !! 'с Ю х х с о х сс с % х о х «с х с х Е о х о у о'с о х с Ю .с со Ю О о х 2 Ф Ю х о х л со о х о у Р~ о у Р3 о о о о о ".
х. с' со х х сс, Ю х о о х о о, а х з 5 а о х Й Ф 3 Б х с 3 х о у о "- о с'4 Бх х ус о о сс о $ о.с о со с: со х х х х х И ы й Й й И И И с'1 со О СС со О Ю сс с Ос Ф сю сю х Ю. с х с х о х Ю х о х о Ю Ю о Д о Ю о о) ю о с' х Ю о о И о Б Ю х д Ю х 3 М о Ю х с х х о Ю Ю х о х Ю о Ю о Ю Ю о Ю л Ю о о ч М Ю Ю $ Ю о Ю х Ю Ю Ю х 2 х й » х Ю Ю х о 2 х О Ю с $ о Ю х Ю Ю х х 2 Ю й Ю сю а ~Л х й Ю 1= о Ю.
'Й х х О х со Ю. о со Л! '2 х Й Ю о) ю ос Е х х о Ю Ю Ю, Ю » о х ю х сс о Ю а с сЮ Глава 2 входных и выходных напряжений, входных и выходных токов, При высоком уровне (уровень Н) напряжение в заданных таблицей условиях может быть 1,6 В, а при низком уровне (уровень Ь) — 1,05 В в отсутствие нагрузки. Из табл.
2.5 видно, что на выходе ток нагрузки может быть равен потребляемому току (4 мА). ау 3 и' то со о уо-г уо-' чяв Интерес представляет зависимость потребляемой мощности от тактовой частоты системы. Приведенная кривая относится к системе, состоящей из 200 вентильиых элементов, 150 счетчиков, 156 полных сумматоров. Все выходы нагружены на емкость 50 пФ (рис. 2.62). Из рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
