Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Таблица на рис. 3.92(Ь) описывает работу схемы. Выходы эм иттерных повторителей в схемах ЭСЛ-семейства 10К„требуют подключения внешних резисторов, как показано на рисунке. Применение в данном случае внешних резисторов, а не внутренних имеет серьезные основания. Скорость нарастания н спада сигналов на выходе ЭСЛ-схем при переключении настолько велика (типичное значение времени переключения составляет 2 ис), что любое соединение длиной в несколько дюймов необходимо рассматривать как длинную линию, которая должна иметь на концах согласованные нагрузки (см. параграф 11.4). Дело здесь даже не в мощности, которая бесполезно рассеивалась бы на внутреннем резисторе: применяя ЭСЛ схемы семейства 1ОК, разработчик имеет возможность выбрать внешний резистор так, чтобы одновременно обеспечить нагрузку для эм иттерного повторителя и согласовать длинную линию на конце.
В простейшем случае при коротких соединениях подходящей нагрузкой является резистор с сопротивлением от 270 Ом до 2 кОм, включенный между каждым из выходов и шиной питания 1' 3.14. Эмиттерно-связанная логика 221 дифференциальный усилитель расширитель числа входов камплементарные выходные вмиперные цепь смещения повторители "сш=ав (а 1т1.1 Ум= 5.2В (Ь) х т тх У, щ ог ох гв тщ все Уаьп У, оотт оотг -т.а -т.е ОГГ ОГГ ал -тя -О.г -т.г -ОЛ -1.Е Н 1.
Н -1.В -О.В ОГГ ап ОГГ -1.Е -1.г -Ог -1Я -О.Е 1. Н н ь -о.в -т.е ап огг огг -т.е -т.г -о.г -т.е а.е ь н Н Н -ОЯ -ОВ ап а ОГГ -т.а -т.г -О.г -1.Е -Ол Ь Н (11) х ~~ — ооп (с) х т питт оотг а о 1 о О 1 О о о о Рис. 3.92. Двухвходовая ЭСЛ-схема ИЛИУИЛИ-НЕ серии 10К: (а) принципиальн- аяя схема; (Ь) таблица, описывающая работу схемы (Ь вЂ” низкий уровень, Н— высокий уровень; ОРЕ- закрыт, оп — открыт); (с) таблица истинности; (с)) услов- ное обозначение У типичного вентиля ЭСЛ-семейства 1ОК задержка распространения равна 2 нс и сопоставима с задержкой ТТЛ-схем 74АЯ.
Если выходы вентиля семейства 1ОК оставить ни к чему не подключенными, то он потребляет мощность около 26 мВт, что также сравнимо с мощностью, потребляемой ТТЛ-схемой 74АБ, которая составляет примерно 20 мВт. Однако оконечная нагрузка, необходимая для ЭСЛ-схемы 1ОК, также потребляет мощносп от 10 до 150 мВт на каждый выход в зависимости от типа нагрузки, тогда как выход ТТЛ-схемы 74А3 может требовать, а может и не требовать оконечной нагрузки, потребляющей мощность„в зависимости от физических характеристик приложения, 222 Глава 3. Цифровые схемы *3.14.3. Семейство ЭСЛ-схем 100К Микросхемы ЗСЛсемейства !ООК(ЕСЕ!ООК~ат1!у) имеют обозначение, состо ящее из б цифр в виде «100ххх» (например, ! 00101, 100117,! 00! 70), но в общем случае реализуемые ими функции отличаются от функций, выполняемых схемами 10К с теми же номерами.
Семейство ! ООК имеет следующие существенные отличия отсемейства10К: ° Меньшее напряжение литания !' = -4.5 В. ° Другие логические уровни, как следствие другого напряжения питания. ° Меньшие значения задержки распространения: типичное значение 0.75 нс ° Меньшие значения времени перехода: типичное значение О. 70 нс. ° Ббльшая потребляемая мощность: типичное значение 40 мВт на вентиль. *3.14.4. ЭСЛ-схемы с положительным напряжением питания Мы уже говорили о достоинствах ЭСЛ-схем с отрицательным напряжением питания ()' = -5.2 В или — 4.5 В), которые заключаются в их нечувствительности к ЕЕ шумам, но с другой стороны схемам с отрицательным напряжением питания присущ большой недостаток: в самых популярных сегодня КМОП- и ТТЛ-схемах, в специализированных интегральных схемах и в микропроцессорах применяется положительное напряжение питания, обычно равное «5.0 В и имеющее тенденцию к понижению до ь3.3 В. Поэтому для систем, содержащих как ЭСЛ-схемы„так и КМОП!ТТЛ-схемы, требуются два источника питания.
Кроме того, сопряжение обычных ЭСЛ-схем!ОК или!ООК с отрицательными логическими уровнями и КМОП!ТТЛ-схем с положительными уровнями требует наличия специальных схем преобразования уровней, на которые нужно подавать оба напряжения питания. В ЭСЛ-схемах с положительныи напряжением питания !Ров!г! е ЕС14! РЕСА., произносится "ресИе") используется стандартное напряжение питания «5.0 В. Обратите внимание, что в ЭСЛ-схеме !ОК, изображенной на рис.3.92, нет ничего, что требовало бы обязательного заземления шины р и соединения с источником питания-5.2 В шины !' .
Схема будет работать точно так же, если заземлить шину , ашину !' соединить с источником напряжения ь5.2 В. Таким образом, ЭСЛ-схемы с положительным напряжением питания представляют собой не что иное, как обычные ЭСЛ-схемы с заземленной шиной р е и поданым на шину !' напряжением +5.0 В. При этом напряжение между шинами !'ее и К немного меньше, чем у обычной ЭСЛ-схемы !ОК, и больше, чем у обычной ЭСЛ-схемы ! ООК, но схемы серий 1ОН и 1ООК будут хорошо работать с немного большими или немного меньшими напряжениями питания.
Так же, как и у ЭСЛ-схем, логические уровни сигналов ЭСЛ-схем с положительным напряжением питания привязаны к потенциалу шины р, так что высосс' кому уровню сигналов в этих схемах соответствует напряжение, примерно равное — 0.9 В, а низкому уровню — напряжение, примерно равное р — 1.7 В, или сс сс около 4.1 В н 3.3 В соответственно при номинальном напряжении питания !' = 5 В. Так как эти уровни привязаны к значению !'сс, они смещаются вверх и вниз при любых изменениях !' . Таким образом, при проектировании устройств на ЭСЛ- сс. Обзор литературы 223 схемах с положительным напряжением питания особенно пристального внимания требует разводка питания, чтобы предотвратить появление помех на шине !' искажающих логические уровни сигналов, передаваемых и получаемых этими схемами.
Вспомним теперь, что с выходов ЭСЛ-схем можно снимать дифференциальные сигналы, ау самих схем могут быть дифференциальные входы. Дифференциальный вход относительно слабо реагирует на напряжение, одновременно действующее на обоих входах, н чувствителен только к разности напряжений на них, Поэтому при использовании ЭСЛ-схем с положительным напряжением питания для ослабления влияния помех„упомянутых в предыдущем абзаце, довольно эффективно можно применять дифференциальные сигналы.
Вполне естественно обеспечить КМОП-схемы дифференциальными входами и выходами, совместимыми с ЭСЛ-схемами с положительным питанием, позволяя тем самым осуществлять прямое сопряжение между КМОП-схемами и такими устройствами, как волоконно-оптический приемопередатчик, которому требуются уровни сигналов ЭСЛ-схем с положительным или отрицательным напряжением питания.
Сегодня, когда КМОП-схемы переходят на 3.3-вольтовое питание, стало возможным создание ЭСЛ-подобных дифференциальных входов и выходов, у которых логические уровни привязаны к напряжению питания 3.3 В, а не к 5 В. Обзор литературы Студенты, которым необходимо изучить основы, могут обратиться к Обзору электрических цепей Флейшера !Вгцсе М. Р!е1зсЬег. Е!ее!пса! Стстм йег!еге). Это 20- страничное учебное пособие содержит все начальные понятия цепей, которые используются в данной главе. Оно доступно как в виде приложения в первом издании этой книги, так и в виде рдГ-файла на злгеЬ-странице этой книги на сайте ннн.дерр.соль За потрясающими успехами цифровой электроники в течение нескольких последних десятилетий не следует терять из виду, что логические схемы занимали важное место в технологиях, существовавших до появления транзисторов. В главе 5 Введения в методологию переключающих схем Клира !Оеогйе !.
КИг. !пггог7исг!оп го гЬе МегЬодо!о8у оТЯннгсЬ!п8 С!гси!гз. Увп Ь!озггапд, 1972) показано, как можно (и как можно было) реализовать логику на основе различных физических устройств, включая реле, электронныс лампы н пневмоснстемы. Если вы заинтересуетесь историческими подробностями, то прекрасным введением во все первые семейства биполярных логических схем может служить Разработка логическихустройств на интегральных микросхемах Ункса(!Ч!!Ваш Е. Мс1сез. Ьой!с Вез!8п згггЫпгейгагед С!ген!гз. М1еу-1пзегзс!енсе, 1968). Классическим введением в электрические характеристики ТТЛ-схем является Справочник по применению ТТЛ-схем под редакцией Алфке и Ларсена (ТЬе ТТЬ Арр!ига!!воз НапдЬоо!с ед1гед Ьу Регег А!Все апд !Ь Ьагзеп.
Ра1гсЬ!!д Бещ!сопдпссог, 1973). Первые разработчики логических устройств охотно пользовались также Руководством по ТТЛ-схемам Ланкастера !Поп Ьапсазгег. ТЬе 777, Соо!гдоо)г). 224 Глава 3. Цифровые схемы В отношении других материалов по электронике, представленных в этой главе, вы можете обратиться почти к любому современному учебнику по электронике, Многие нз них содержат значительно более подробное теоретическое рассмотрение работы цифровых схем; см., например, Микроэлектронику Миллмана и Гра бела(Е М!!йпвл апд А.
ОгаЬе1. Михае!есгготсз, зесопб еб)боп. Мсбгачч-НВ!, 1987) Другое хорошее введение в ИС и основные логические семейства можно найти в книге Проектирование систем на основе СБИС Мугоры (БаЬпго Мнгойа, Р!..ч! Бузгет Оез(яп. М!еу, 1982). В частности, имеются две хороших книги по пМОП- и КМОП-схемам: Введение в системы на основе СВИС Меда и Конвея (Сагчег Меаг) апд 1.упп Сошчау.!к!гав!исг!оп го уьяВухгетк АгЫ)зоп-Ъез!еу, 1980) и Принципы проектирования КМОП СБИС Весте и Эшрагьяна (Ые)1 Н. Е. 1кгезге апд Кашгап ЕзЬга8Ь)ап. РИпс!р!ег о1 СМОК ПБ! Оез!8п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
