Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 24
Текст из файла (страница 24)
2.62 отчетливо видно, что если конструируемая система должна удовлетворять требованиям ограниченного теплорассеяния, то предпочтение по показателю потребляемой мощности следует отдать элементам серии 74НС. На рис. 2.63 для сравнения приведены характеристики помехозащищенности микросхем серии 74НС и ИС ТТЛ. Для ИС ТТЛ пороговое напряжение помех при высоком уровне сигнала равно 0,7, а прн низком — 0,4 В. Что касается элементов серии 74НС, то у них, как это видно у г г ут г ут у т уоо уо' го а го у ров тс Гавтоаеаа частота, уа Рис.
2.62. Зависимость потребляемой мошности от частоты синхроннзанни (тактовой частоты) системы на элементах ТТЛ и КМОП-логики. аоо алемевтов, 150 счетчиков, !50 полных сумматоров. Каждый выход кагрул еа ва коп- декса сор емкостью 50 пФ. 1Ч7 Логияеские схемы и области их применения и -О„гаСУ7ггиа>=О;аа и =и -ааааа о» сс и,„=е77исо иа=ог и, и =ообо' 40 ис„и Рнс. 2 63. Сравнительные характеристики оомехоаащнщенности микросхем се- рии 54774 НС и ИС ТТЛ. из табл. 2.5, помехозащищенность зависит от рабочего напряжения. При напряжении логического сигнала высокого уровня.
5 В напряжение помехи равно 1,4 В, а при низком уровне сигнала равно 0,95 В. Из графика видно, что элементы обоих типов (74НС- и 7415-ТТЛ) можно применять совместно, правда путем перекрестного включения, так как уровень О элемента Е5-ТТЛ может быть «очснь низким» для элемента 74НС. На рис. 2.64 дана зависимость между напряжением и током. на выходах элементов обоих типов. Наконец, в табл.
2.6 приведены средние значения временных задержек для ключевых элементов И-НЕ и восьмизвенной согласующей схемы на элементах 74ЕБ, 74С и КМОП-4000. Для сравнения в таблицах приведены также максимальные частоты работы декадных счетчиков на элементах обснх серий. Как следует из таблиц, по параметру временных задержек элементы 74НС благоприятнее 74Е5. Счетчик на КМОП-элементах 74НС обладает большим быстродействием, чем такой же счетчик на элементах ЕЯ-ТТЛ. КМОП-элементы 74НС, как и обычные элементы КМОП, на входах имеют шунтирующие диоды, которые служат защитой от разрядов статического электричества.
10 ВО дО 40 ГО Напряжение на до)ходе, В -оО -зо 40 га Юа 40 ХО Напряжение на быходе, В Рис. 2.64. Зависимость выходного тока от напряжения на выходе для мии- росхем 74НМ и 74).З. о выход в режиме втеканнв тока (в мА); б — выход в режиме вытекание тока (в мА). Сй Я а о «О Ю а о хй х ой ~З С~ ~3 1 хй хй ЮФ О Ю О') 1' хй хй о Ф с о х СР о х с О, Ф с Ф Ф с й с х и Ф с ы Ф .О Й Ф Ф И Ф. Ф ! Ф о з Ф Ь ы Ф с с. Ф с Рс ййс В й 'й о а ас Ф б "=„ Ф с с Ф с $ о Ф Я с.
Ф ! 3 СЭ И с И с Ф о ы Ф о Ф а Ф с о с Ф Ф О с ~с о О О Ф с а Ф Ф О Ф о х 3 а Ф ( с с Ф с с с. Ф Ф ! 1 о х Ф Ф о Ф о .О о с с о Ф с с Ф Ф в с с. 4 Ф а Ф х 3 Ф Ф и ~ Ф Ф с с а Ф о т а Глава 3 .ЭЛЕМЕНТЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ 3.1. Введение В предыдущей главе элементы памяти как устройства, спо,собные хранить цифровую информацию, уже упоминались. Элементы памяти необходимы прежде всего в системах с последо.вательной обработкой информации, где они позволяют регистрировать результаты промежуточных этапов обработки.
Элементы памяти могут существовать и как самостоятельные устройства. 'При этом, как правило, они используются большими группами, называемыми регистрами на и бит, где и — число ячеек памяти. В одном регистре можно записать двоичную последовательность, представляющую двоичное число. Однако и отдельному биту можно придавать самостоятельное значение.
Так, например, в одном регистре можно записать ситуацию на железной дороге с несколькими поездами (имеется в виду модель). Состояние на каждом участке дороги можно представить в регистре одним битом. Если на данном участке поезд есть, то бит получает значение, например, логической 1. Если на этом участке поездов нет, то бит получает значение логического О. В промышленной электронике один бит в регистре может отражатгь например, состояние какого-либо элемента или регулирующего устройства.
Однобитные регистры разных модификаций применяются не только в дискретной цифровой технике, но и в ЭВМ, где онч служат для записи данных в блоке управления арифметическими операциями. Различают знаковые регистры, регистры передачи, регистры паритетности и т. д. При появлении прерываний в программе управления ЭВМ соответствующая информация записывается регистром и затем может анализироваться. Регистр с ячейками памяти на один или на несколько байтов (1 байт=8 бит) является составной частью арифметического блока ЭВМ, с помощью которого записываются текущие входные данные и получаемые результаты.
Другие регистры выполняют в ЭВМ функции адресаторов и программных счетчиков. При вводе данных регистры могут использоваться для запоминания положений клавишей на пульте управления; в регистр можно вводить также цифро-буквенную информацию, преобра- 16! Элементы эааоминающих устройств зованную в двоичную последовательность. Наряду с регистрами для записи одиночных бнт или групповых (многобитовых) посылок существуют и так называемые регистровые большие ЗУ. Современные твердотельные ЗУ в микросхемах обладают емкостью памяти в несколько тысяч бит.
В качестве примера можно назвать ЗУ с прямым доступом к записанной информации (сокращенно в технической литературе на английском языке их называют ВАМ вЂ” Вапдогп Ассезз Мегпогу). Эти ЗУ обычно выполняются из элементов МОП-логики; их можно разделить на две категории: статические и динамические. В статических ЗУ ячейками памяти служат триггеры, а в динамических ЗУ вЂ” внутренние емкости управляющего электрода МОП-транзистора. Такие ЗУ периодически должны «освежать» свою память, так как емкости со временем вследствие утечки теряют заряд, т. е.
теряют и записанную информацию. Более подробно большие ЗУ будут рассмотрены в гл. 2 тома 3 настоящего курса. Элементы памяти используются и в счетчиках для регистрации предыдущего результата при счете вверх или вниз. В этой главе будет рассмотрено несколько наиболее типичных интегральных микросхем запоминающих устройств на триггерах, которые часто применяются в цифровой технике.
3.2. Й$-триггеры При рассмотрении комбинированных логических функций, реализуемых на элементах И, ИЛИ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, было показано, как из этих элементов можно собрать триггер. Триггер такого типа называют КЗ-триггером (Кезе1 — сброс, Яе1— установка); здесь речь в принципе будет идти о мультивибраторах с двумя устойчивыми состояниями — установки и сброса. Триггер на элементах И-НЕ представлен на рис. 3.1,а. Как уже было показано в гл. 2, двухстабильный триггер вводится в состояние логической 1 с помощью элемента И-НЕ, когда на входы установки 5 и сброса 1с поступают сигналы низкого уровня Е.
Это важно, поскольку означает, что вводить триггер в состояние установки при определенных условиях можно также, воздействуя на входы Р и 3 сигналами высокого уровня от логических элементов И-НЕ или от элементов ИЛИ-НЕ. Триггер же, состоящий из двух элементов ИЛИ-НЕ, вводится в состояние установки Н-активными сигналами на обоих входах — установки и сброса. Пример триггера на элементах ИЛИНЕ приведен на рис.
3.1,б, а эксперименты с таким триггером описаны в гл. 2, разд. 2.15. Триггером на элементах ИЛИ-НЕ можно управлять, используя ключевые элементы И-НЕ или ИЛИ-НЕ, на входы которых подаются Ь-активные сигналы. Для этого уровень иа выходе ключевого элемента должен быть вы- Фуннс)ианальна я лгаалиг)и дндидалентность ИЛИ-НЕ относительна ьиенила уродил Е И-НЕ относительно еиенала уродил Н Фуннииональ на с а 5(Я Рис. 3.1. К$-триггер на элементах И-НЕ (а) и ИЛИ-НЕ (б). Ив функциональных таблиц видно, ато элемент И-НЕ может управляться сигналаии Х, а элемент ИЛИ-НŠ— сигналами П. 4Ы) ьсг')г'.) АВС(Е) ))Ей)Е) Рис, 3.2. Установка и сброс КБ-триггера на элементах И-НЕ (ТЗ н Лг4). ))(Н) д(Н ,4(Н! В(Н) С)В) Неопределенное состоя- 1 ние Н=- 1; азад Неопределенноь состоя- ~ п(Н) ние Нв1; Евд ь) (Н) В(Н) Элементы зааомииаюлних устройств соким.
Здесь мы ограничимся лишь рассмотрением возможностей введения КЗ-триггера в состояние установки и сброса с помощью сигналов от логического элемента И-НЕ. Триггер на элементах И-НЕ, показанный на рис. 3.2, вводнтся в состояние логической 1, когда переменные А, В и С одновременно имеют высокий уровень (функция И). Сброс происходит, если высокий уровень имеют переменные В, Е и Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
