Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 46
Текст из файла (страница 46)
3.77. ТТЛ-вентиль с низким уровнем сигнала на выходе, нагруженный входом другого ТТЛ-вентиля (0)Ч вЂ” открыт, ОРР— закрыт) СНОВА БРОСКИ ТОКА Броски тока могут проявляться в ТТЛ- и КМОП-схемах в виде помехи на шине питания и земляной шине, особенно в тех случаях, когда происходит одновременное переключение на нескольких выходах. По этой причине лля надежной работы схемы требуются развязывающие конденсаторы, включаемые между шиной питания р и землей. Эти конденсаторы должны быть распределены по сс всей схеме, по крайней мере, по одному в пределах шойма нли у каждой микросхемы, чтобы служить источниками тока во время перехолов.
3 10. Транзисторно-транзисторнаи логика 1йб ьь с нс, 3.78. ТТЛ-вентнль с высоким уровнем сигнала нв выходе, нагруженный . одом другого ТТЛ-вентнля (ОН вЂ” открыт, ОРг — закрыт) .'='.. Ю.2. Логические уровни и запас омехоустойчивости В начале этого параграфа мы условились, что применительно к ТТЛ-схемам речь идет о сигналах низкого уровня при напряжениях между 0 В и 0.8 В и о сигналах высокого уровне при напряжениях между 2.0 В и 5.0 В.
В действительности, уровни вхолных и выходных ТТЛ-снгналов можно задать более точно так же„как это было сделано для сигналов КМОП-схем: минимальное выходное напряжение высокого уровне (Н)ОН), равное 2.7 В лля большинства ТТЛ-семейств; минимальное входное напряжение, гарантированно воспринимаемое как высокий уровень(Н!ОН); для всех ТТЛ-семейств оно равно 2.0 В. максимальное входное напряжение гарантированно воспринимаемое как низкий уровень ((.Отт), равное О. 8 В для большинства ТТЛ-семейств максимальное выходное напряжение низкого уровня ((.ОЧ/), равное О. 5 В для бсльшинства ТТЛ-семейств. х ыпн лм и оьпа, На рис. 3.79 показаны границы уровней и запас помехоустойчивости.
Согласно техническим условиям, у болыпинства ТТЛ-схем напряжение К больше напряжения К . на 0.7 В, так что при высоком уровне элиас ломехоус- !нва На рис. 3.78 показан тот же случай с высоким уровнем сигнала, подаваемого с выхода одной схемы на вход другой. Теперь в схеме, служащей источником сигнала, транзистор Д4А открыт и по нему течет небольшой ток утечки смещенных в обратном направлении диодов з71ХВ и )32ХВ в схеме, на вход которой подан данный сигнал.
Когда ток течет из ТТЛ-схемы со стороны ее выхода при высоком уровне сигнала, этот ток называют вытекающим (зовгсш8 сиггеш). 196 Глава 3. Цмфровью схемы отойч иности но постоянному току (ЮС локте ткнхт) ТГЛ схем составляет 0 7 В. Это означает, что в наихудшем случае выходной высокий уровень не будет надежно восприниматься на входе как высокий уровень, когда помеха, по меньшей мере, равна 0.7 В, Однако при низком уровне напряжение К превышает напряжение К „толью на 0.3 В, так что запас помехоустойчивости по постоянному току в этом случае составляет всего лишь 0.3 В. Таким образом, ТТЛ-схемы и ТТЛ-совместимые схемы более чувствительны к шуму при низком уровне сигнала, чем при высоком.
Занс анахщсмачиВссм оо оо- стоннному току прн ннсокан уровне снпале =2.7В = Хов р =ОВВ р~~ =0.5В анонс ананлсмйчаоснт ло но- сювнену ннст срн ннскон ]ФОВ- не снпалн Рис.8.7В. Границы уРовней и запас помехоустойчивости попУлнрных ТТЛ-схем (семейств 74(.8, 748, 74А(.8, 74А8, 74Г) 3.10.3. Коэффициент разветвления по выходу Как было сказано ранее в разделе 3.5.4, коэффициент разнентнления по выходу ~апоит), по определению, равен числу входов логических схем, которые могут быть подключены к одному выходу.
Как было показано там же, у КМОП-схем, нагруженных входами КМОП-схем, коэффициент разветвления по выходу по постоянному току по существу не ограничен, потому что входы КМОП-схем практически не потребляют ток как при ннзюм, так и при высоком уровне сигнала. С входами ТТЛ-схем дело обстоит иначе. В результате для ТТЛ- и КМЬП-схем имеются предельные значения коэффициентов разветвления по выходу в случае нх нагрузки входами ТТЛ-схем, о чем сейчас и пойдет речь.
Как и в случае КМОП-схем, ток, текущий во входной или выходной вывод ТТЛ- схемы считается положительным, если он действительно внтекаелт в схему по этому выводу, и отрицательным, если вытекает нз схемы по этому выводу. В результате, югда выход соединен с одним или большим числом входов, алгебраическая сумма всех входных токов и выходного тока равна О. Величина тока, протекающего через ТТЛ-вход, зависит оттого, каков уровень входного напряжения — высокий или низкий, — н определяется двумя параметрами: максимальное значение входноготока, необходимого для получения на входе низкого уровня; вспомним схему на рис. 3.77: ток действительно течет от шины питания Г по резистору Я 1 В, через диод 01ХВ по выводу входа и через выходйой транзистор Д5А схемы, служащей источником сигнала, на землю; так как при низком уровне ток вытека- 1 Л.отм Э.10.
Транзисторно-транзисторная логика З 97 ет из ТТЛ-входа„величина 1,„~ отрицательна; у большинства входов ТТЛ-схем ЬБ-серии )ш = — 0.4 мА; это значение иногда называют единичной нагрузкой при низком уровне (~ ОЯпмаге ипй !оаэи) ТТЛ- схем серии ЬБ; максимальное значение тока, необходимого для того„чтобы сигнал на входе был сигналом высокого уровня; как показано на рис.
3.78, ток течет от шины питания р по резистору В5А и транзистору Д4А схемы, служащей источником сигнала, и втекает во входную цепь схемы, подключенной к данному выходу, где течет на землю через смещенные в обратном направлении диоды ШХВ и )32ХВ; так как при вы союм уровне на входе ток втекает по входному выводу ТТЛ-схемы, величина 1 положительна; у большинства ТТЛ-схем серии ЬЯ 1, = 20 мкА, и это значение иногда называют единичной нагрузкой приаысакамуровне (НЮН-хЕазе итв )аай). 1ниах Подобно выходам КМОП-схем, ТТЛ-схема со стороны ее выхода может быть источником тока или приемниюм тока некоторой величины в зависимости от того, каков уровень сигнала на выходе — высокий или низкий: l оь максимальное значение тока, который может потреблять выходная цепь схемы при низком уровне выходного напряжения и при условии, что это напряжение не превосходит г' „; поскольку ток втекает в выходную цепь, величинами „положительна и ее значение для большинства ТТЛ-схем серии ЕБ равно 8 мА; максимальное значение тока, который может выдать выходная цепь схемы при высоком уровне выходного напряжения и при условии, что это напряжение не менее К „; так как ток вытекает из схемы, величина 1 отрицательна н ее значение для большинства ТТЛ-схем серии 1.о равно-400мкА.
Обратите внимание, что значение l для типичных ТТЛ-схем серии ЬЯ ровно в 20 раз больше абсолютного значения У, . Поэтому говорят, что у ТТЛ- и. схем серии ЬЗ коэффициент разветвленин по выходу при низком уровне выходного напряжения (юигчмаге~апоиг) равен 20, поскольку при низком уровне сигнала выход можно нагрузить 20 входами. Точно так же абсолютное значение ровно в 20 раз больше значения У,~~, так что считается, что коэффициент разветвления па выходу ТТЛ-схем серии ЬБ при высоком уровне выходного напряжения (Н!СН-лзаГе~апощ) также равен 20. Результирующий коэффициент разветвления по выходу (огегаП~апоиг) равен меньшему нз коэффициентов Разветвления при низком и при высоком уровне выходного напряжения. Если нагрузка ТТЛ-схемы превышает номинальный коэффициент разветвления по выходу, то возможны те же опасные последствия, какие были отмечены в отношении КМОП-устройств в разделе 3.
5 5, а именно может сократиться или вовсе отсутствовать запас помехоустойчивости по постоянному току, могут увеличиться время переходного процесса и задержка, а схема может перегреться. 198 Глава 3. Цифровые схемы АСИММЕТРИЯ ВЫХОДАТТЛ-СХЕМ Хотя коэффициент разветвления по выходу у ТТЬ-схем серии ЬБ прн высоком и при низком уровне выходного напряжения одинаков, семейство ЬчТТЬ н другие ТТЛ-семейства имеют четко выраженную асимметрию, про являющуюся в разных значениях втекающего и вытекающего токов: при низком уровне в выходную цепь ТТЛ-схемы серии ЬБ может втекать ток 8 мА, а при высоком уровне из схемы может вытекать только ток, не превосходящий 400 мкА Из-за этой асимметрии не возникает никаких проблем, когда сигнал с выхода данной ТТЛ-схемы подается на входы других ТТЛ-схем, поскольку асимметричными являются требования в отношении входного тока ТТЛ схем (ток 1, велик, в то время как ток 1ш мал). Однако эта асимметрия П.мах !Нааах становится ограничением, когда ТТЛ-схемы используются для включения н выключения светодиодов, реле, соленоидов илн других устройств, которым требуются большие токи, составляющие часто десятки мнллнампер.
Схемы, в которых применяются такие устройства следует разрабатывать так, чтобы ток через управляемое устройство протекал (н оно при этом было «включено»), когда напряжение на выходе ТТЛ-схемы имеет низкий уровень, а при высоком уровне ток либо не протекал, либо был мал. Специальные ТТЛ-схемы, предназначенные для того, чтобы выполнять функции буфера нли драйвера, устроены так, что прн низком уровне напряжения на выходе втекающий ток может достигать 60 мА, но вытекающий ток при высоком уровне напряжения все же довольно мал (2.4 мА).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
