Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Упражнения 229 3.42. Какое из рассмотренных в этой главе семейств имеет большую нагрузочную способность: КМОП или ТТЛ? 3.43. Сформулируйте кратко различие между схемами НС и НСТ То же самое сделайте для схем АС и АСТ. 3,46. Сколько диодов требуется для реализации и-входовой диодной схемы И? 3 47. Справедливо или нет следующее утверждение: в ТТЛ-схеме ИЛИ-НЕ применяется диодная логика? 3.48. Какой из выходных токов ТТЛ-вентиля больше: втекающий или вытекающий? 3.49. Найдите максимальный коэффициент разветвления по выходу для каждого из следующих случаев нагрузки выхода ТТЛ-схемы несколькими ТТЛ-входаи и.
Укажите также для каждого случая, насколько «избыточной» оказывается нагрузочвая способность при низком или высоком уровнях. (а) выход 741.Б нагружен на 741,Б (с) выход 748 нагружен на 74АБ (е) выход 74А8 нагружен иа 74АБ (8) выход 74АЬБ нагружен на 74Р (Ь) выход?4(,Б нагружен на 748 (д) выход 74Р нагружен на 74Б (!) выход 74АБ нагружен на 74Р ()з) выход 74АБ нагружен на 74А(.Б 3.50. На каком резисторе рассеивается ббльшая мощность: на том, который соединяет неиспользуемый вход ТТЛ-схемы ИЛИ-НЕ семейства ЬБ с землей, или на том, который соединяет неиспользуемый вход ТТЛ-схемы И-НЕ семейства !.Б с шиной питания? В каждом случае используйте максимальное допустимое значение сопротивление резистора.
3.51. Какая схема, по вашему мнению, обладает большим быстродействием: ТТЛ-вентиль И или ТТЛ-вентиль И-ИЛИ-НЕ? Почемуэ 3.52. Опишите основное достоинство и основной недостаток транзисторов Шоттки в ТТЛ-схемах 3 53. Используя справочные данные из табл. 3.12, определите запас помехоустойчивости по постоянному току схемы 74ЬБОО дяя наихудшего случая при низком и высоком уровнях. 3 54. В разделах 3.10.2 и 3.! 0.3 даны определения восьми различных параметров ТТЛ-схем.
Используя справочные данные из табл. 3.12, найдите значение каждого из них для схемы 74ЬБОО в самом плохом случае 3 55 Для каждой из перечисленных омических нагрузок определите, превышена ли нагрузочная способность схемы 741 БОО гражданского применения. (Об. ратитесь к табл. 3. !2, и воспользуйтесь значениями !' „,„= 0.5 В и =5.0В.) 3.44. Почему в число параметров схем РСТ не включены величины, относящиеся к КМОП-нагрузке, например, !', как это сделано для схем НСТ и АСТ? 3.45. Почему схемы РСТ-Т потребляют меньшую мощность, чем схемы РСТ? 230 Глава 3. Цифровые схемы (а) резистор с сопротивлением 470 Ом подключен к шине питания У сс (Ь) резистор с сопротивлением 330 Ом подключен к шине питания У сс резистор с сопротивлением 470 Ом — к земле (с) резистор с сопротивлением 1О кОм подключен к земле (д) резисторы с сопротивлением 390 Ом подключены к шине питания У н „ сс земле (е) резистор с сопротивлением 600 Ом подключен к шине питания У сс (1) резисторы с сопротивлением 510 Ом подключены к шине питания У и к сс земле (5) резистор с сопротивлением 4.7 кОм подключен к земле (Ь) резистор с сопротивлением 220 Ом подключен к шине питания У сс резистор с сопротивлением 330 Ом к земле 3*56 Подсчитайте запас помехоустойчивости по постоянному току при низком н высоком уровнях для каждого из следующих случаев, когда к выходу ТТЛ- схемы подключен вход ТТЛ-совместимой КМОП-схемы или наоборот: (а) выход 74НСТ нагружен на 741.$ (с) выход 741.Я нагружен на 74НСТ (Ь) выход 74ЧНСТ нагружен на 74А5 (6) выход 745 нагружен на 74ЧНСТ 3 57.
Подсчитайте максимальный коэффициент разветвления по выходу для каждого из следующих случаев, когда к выходу ТТЛ-совместимой КМОП-схемы подключены несколько входов ТТЛ-схем. Для каждого случая укажите также, насколько «избыточной» оказывается нагрузочная способность прн низком илн высоком уровнях. (а) выход 74НСТ нагружен на 741.8 (Ь) выход 74НСТ нагружен на 74АЯ (с) выход 74ЧНСТ нагружен на 74АБ (д) выход 74ЧНСТ нагружен на74ЕЯ Задачи 3-59 Составьте схему из КМОП-транзисторов, эквивалентную схеме, приведен- ной парис. ХЗ.
59. (Указание; Потребуется только шесть транзисторов.) л Рис. Х3.59. г 3.60 Составьте схему из КМОП-транзисторов, которая будет вести себя так же, ка" схема на рис. Х3.60. (указание: Потребуется толью шесть транзисторов ) Рис. ХЗ.бО. 3 58 Какое из рассмотренных в этой главе логических семейств имеет наименьшую динамическую рассеиваемую мощность при заданных значениях емкостной нагрузки и частоты переключения'? Задачи 231 3.61. Нарисуйте принципиальную схему, составьте таблицу, описывающую работу схемы, и приведите ее условное обозначение так, как это сделано на рис.
3.19, для КМОП-схемы с двумя входами А и В и выходом 2, у которой 2 = 1, если А = О и В = 1, и 2 = О в остальных случаях. (Указание: потребуется толью шесть транзисторов.) 3.62. Нарисуйте принципиальную схему, составьте таблицу, описывающую работу схемы, и приведите ее условное обозначение так, как это сделано на рис. 3.19, для КМОП-схемы с двумя входами А и В и выходом 2, у которой 2 = О, если А = ! и В = О, и Е = 1 в остальных случаях. (Указание: потребуется только шесть транзисторов.) 3.63.
Нарисуйте структурную схему 8-входовой КМОП-схемы ИЛИ-НЕ, считая, что в распоряжении имеются вентили не более чем с 4 входами, Пользуясь общим представлением о характеристиках КМОП-схем, выберите вариант схемы с минимальной задержкой распространения при заданной площади на поверхности кристалла кремния и объясните свой выбор. 3.64. Разработчики КМОП-схем, совместимых с ТТЛ-схемами, по-видимому, могли сделать так, чтобы падение напряжения на «открытом» транзисторе— при наличии внешней нагрузки -было таким же малым при высоком уровне, как и при низком, просто увеличив размеры транзисторов с р-каналом. Как вы считаете, почему они ие потрудились это сделать? 3.65. Какой ток и какая мощность «тратятся впустую» в схеме парис.
3.32(Ь)? 3 66. Проведите детальный расчет значения 1о в схемах на рис. 3 34 и 3 33. (Указание: Для каждой из схем воспользуйтесь эквивалентным представлением КМОП-инвертора по теореме Тевенина.) 3.67. Рассмотрите динамический режим работы выходной цепи КМОП-схемы с заданной емкостной нагрузкой. Если сопротивление цепи заряда вдвое больше сопротивления цепи разряда, то будет ли время нарастания точно вдвое превышать время спада? Если нет, то какие другие факторы влияют на время перехода? 3.68. Определите время спада на выходе КМОП-инвертора, изображенного на рис.3.37, прин, = 1 кОм и Р =2.5 В. Объясните вашрезультатисравните его с результатом, полученным в разделе 3.6.1.
3.69. Повторите задачу 3.68 для времени нарастания. 3 70. Считая, что транзисторы в КМОП-буфере с тремя состояниями из семейства РСТ являются идеальными переключыощими устройствам и с нулевой задержкой и порогом переключения 1.5 В, определите величину г, если рьх' схема тестирования и форма сигналов такие, как указано на рис. 3.24. (Указанигк Вы должны найти это время, воспользовавшись постоянной времени цепи.) Объясните различие между вашим результатом и значениями, приведенными в табл. 3.3. 3.71.
Повторите задачу 3.70 для времени Гр 232 Глава 3. Цифровью схемы 3.72. Используя данные из табл. 3.7, оцените сопротивления «открытых» р-ка нального и л-канального транзисторов в КМОП-схеме серии 74ЧНС. 3.73. Постройте матрицу 4х4зг2х2 запаса помехоустойчивости по постоянному току в наихудшем случае при низком и высоком уровнях для различных комбинаций сопряжения КМОП-схем, как показано на рис. Х3.73: схемы серий НС, НСТ, ЧНС и ЧНСТ нагружены входами схем серий НС, НСТ, ЧНС и ЧНСТ при наличии КМОП- или ТТЛ-нагрузки. ~Указание: Возможны й4 различных комбинации, но во многих случаях получается одинаковый ре зультат; при некоторых комбинациях запас помехоустойчивости оказывает ся отрицательным.) Вход Выход Пояснение Сь — КМОП-нагрузка, низкий уровень СН вЂ” КМОП-нагрузи, высокий уровень Ть — ПЛ.нагрузка, низкий уровень ТН вЂ” ПЛ-нагрузка, высокий уровень Рис.
Х3.73. 3.74. Воспользуйтесь рис. 3.85 и определите запас помехоустойчивости по постоянному току, когда к выходу 3.3-вольтовой КМОП-схемы, допускающей напряжение 5 В, подключена 5-вольтовая КМОП-схема с ТТЛ-уровнями по входу, и наоборот. 3.75. Воспользуйтесь рис. 3,85 и определите запас помехоустойчивости по постоянному току, когда к выходу 2,5-вольтовой КМОП-схемы, допускающей напряжение 3.3 В, подключена 3.3-вольтовая КМОП-схема, и наоборот.
3.76. Пусть в примере со светодиодом в разделе 3.7.5 разработчик выбрал сопротивление резистора равным 300 Ом н нашел, что на выходе схемы с открытым стоком при включенном светодиоде устанавливается напряжение ОЛ В Чему равен ток, протекакнций через светодиод, и какая мощность рассеива- ется на резисторе в этом случае? 3.77.
Рассмотрите 8-разрядный двоичный КМОП-счетчик (параграф 8.4), на вход которого поступает сигнал с частотой 1б МГц. Что принять за частоту изменения младшего бита и какова частота изменения старшего бита при опре делении динамической рассеиваемой мощности? Каким значением частоты следует воспользоваться при определении динамической рассеиваемо" мощности всем 8-разрядным счетчиком? 3.78. Используя только схемы И и ИЛИ-ИЕ, нарисуйте схему, реализуюшую туже логическую функцию, что и схема на рис.
3 55 Задачи 233 3,79. Оцените величину выходного напряжения в точке 2 на рис. 3.56, считая, что КМОП-схемы принадлежат семейству НСТ. 3,80. Перерисуйте принципиальную схему КМОП-буфера с тремя состояниями, приведенную на рис. 3.48„ используя вместо условных обозначений схем И-НЕ, ИЛИ-НЕ н ннаертора реальные транзисторы. Можете ли вы составить схему с меньшим числом транзисторов для реализации той же самой функции? Если можете, то нарисуйте ее. 3.81. Измените схему КМОП-буфера с тремя состояниями, показанную на рнс. 3.48, так, чтобы выход находился в выс о коомном состоянии, когда на входе разрешения присутствует высокий уровень.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
