Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Ци овне логические элементы Таблица 121 Основные параметры ИМС П'Л !-:."-'щемента ИЛИ-НЕ с дифференциальным усилителем приведена на рис. 12.3. Боль1"-.лгее быстродействие ИМС ЭСЛ обусловлено гем, что в этих элементах транзисторы ~".рсаботают в ненасыщенном (линейном) режиме. На выходе элемента применяется '1:,,гзивтгерный повторитель, который обеспечивает быстрый заряд емкости нагрузки.
На рис. 12.3 дифференциальный усилитель выполнен на транзисторах '!!!ГХ1 ... 1г23, а эмитгерный повторитель на транзисторе 1'Т4. Выходной сигнал тг:'можно снимать с инверсного выхода ДУ, как приведено на рис. 12.3, что обеспе',,';.жает операцию НЕ, так и с неинверсного выхода гс коллектора 1л73), что обес.';лечявает выполнение операции ИЛИ без инверсии Повышение быстродействия в этих элементах достигается также ограничением :„',:.~ягрепада выходного напряжения, что связано с уменьшением помехоустойчивости У=Х, +Ха Х, 1 у Хг -Е„= -5,2 В гггс. ЛЬЗ Упоонгенная схема яогннесного элемента 2ИЛИ-НЕ (ЭСЛ) Раал)оз Х Ци овмс интегральные мик осхемы Таа ллщо !2А Серия и основные параметры ИМС ЭСЛ аннана ннниннлл, ллвл рао нло ( Н нрннлнлле ннн 1 100, 500 35 2,90 Рллс. 124 Унрошеллиан оном« нолн ~ннноно клемента 2И.НЛ 1кгл«ОП1 ИМС ЭСЛ.
Для ограничения перепада выходного напряжения используются яе11 точники опорного напряжения Е,„и смещения Е.. Все входы дифференциального: усилителя подключены через резисторы Ян к источнику питания, что позволял.; неиспользуемые входы ИМС оставлять иеподключениымн. Первым разработчиком ИЫС по технологии ЭСЛ бьща фирма Мо1ого1а, ке-'! торая выпустила серию ИМС МС10000 (МС!ОК). В процессе усовершенствования,,':: этих ИМС была выпущена серия МС100000 (МС100К).
Основные параметры ИМС ЭСЛ и их отечественные аналоги приведелн:;,' в табл. 12.4. Микросхемы серий 500 и 1500 имеют несколько отличающиеся напр«-,~' жения питания (-5,2В и -4,5В), однако по уровням входных и выходных лог11',;:;:.
ческих си1-палов они совместимы. Напряжение логического нуля равно — 1,3В';:~:: а напряжение логической единицы равно - 0,9 В. В ИМС, выполненных по технологии КМОП, в качестве базового элемент«-'" используются ключевые схемы, построенные на комплементарных МОП-трьч1зяр",'1 .торах. На рис.
12.4 приведена схема логического элемента И-НЕ, выполненноге-!~ по технологии КМОП. Эта схелза состоит из двух групп ключей на полевых тр«1Р:::л зисторах Т1, ТЗ и Т2, Т4. Каждая 1руппа управляется одним сигналом Х, нля а'„.:;.",,л При подаче сигналов Х,=Ха=«1р', ключи на гранзисторах Т1 и 72 размн-'-:, каются, а ключи на транзисторах 1ав'',,; КТ1 Т4 замыкаются. В результате сигнал яа:,.;. 1'Т2 выходе У=Х;Ха. 1'=.Х,ха Применение полевых транзисторовр .) с изолированным затвором обесле л1вФ'!. Х; ет высокое входное сопротивление мях; росхем КМОП.
Блародаря малой вход';;: ной емкости и высокому сопротивл«з", л'73 нию микросхемы КМОП чувствительллнл'~';.'-' к статическому электричеству. Прсбойгг изоляции под затвором происходит лр)р,'", напряжении около ЗОВ, в резулкг41::1 чего транзистор повреждался. Загд1гт))ь) 123 «1 Леклил 22. Ци оные логические элементы Таблица 12 5 Серии логических ИМС КМОП "молов ИМС КМОП осуществляется с помощью встроенных диодов или стабилягронов, подключенных к линиям питания ИМС Достоинствами ИМС КМОП являются малая потребляемая мощность и высо;-:'~их помехозащищенность в сочетании с высоким быстродействием и нагрузочкой ;::::епрсобностью.
Питание таких ИМС производится от источника напряжения .,1+5...+15 В. Разработка первых ИМС КМОП серии СР4000 была выполнена фирмой ';:,:::вСА' в 1968 г. Позднее эта фирма выпустила еще две серии усовершенствованных ,41)МС СО4000А и СО4000В. Основные серии ИМС КМОП, их отечественные ана: яоти и фирмы-разработчики приведены в табл. 12.5. По сравнению с ИМС ТТЛ '„-'рикросхемы КМОП имеют следующие достоинства * малая потребляемая мощность в диапазоне частот до 2МГп (мощность в ;;-:'::5дтическом режиме не превышает 1 мкВт)„ большой диапазоне напряжений питания 1от 3 до 15 В), ° очень высокое входное сопротивление (больше 1 МОм), большая нагрузочная способность 1коэффициент разветвления больше 50).
К недостаткам ИМС КМОП относятся 4.';;,';.~.".' большие времена задержки (до 100 но), в Таблииа 72.6 Основные параметры ИМС КМОП 5 Зае 175 12Я Рияде»Х Ци овыс интегральные мик осхемы ° повышенное выходное сопротивление (до 1 кОм); ° значительный разброс всех параметров. Уровни выходных сигналов зависят от напряжения питания. Уровень лога. ческой «1» равен примерно О,ЗЕо„„а уровень логического «О» — от 0,3 до 2„53.';!,. Основные характеристики различных серий ИМС КМОП приведены в табл.
12.6„' Совершенствование технологии ИМС КМОП привело в настоящее время я тому, что характеристики наиболее быстродействующих ИМС КМОП серик. 54НС практически сравнялись с характеристиками ИМС ТТЛ серии ог)74Ы. Лекция )3. 'Триггеры Основные сведения. Триггерами называют большой класс электронных уст; ройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух или:.'. более устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов: . В отличие от комбинационных логических схем, триггеры — это логические уст-:;- ройства с памятью.
Их выходные сигналы в общем случае зависят не только от-',.' сигналов, приложенных к входам в данный момент времени„но и от сигналов;.' воздействовавших на них ранее. В зависимости от свойств, числа и назначения,.' входов триггеры можно разделить на несколько видов.
Виды триггеров. Триггер Т !рис, 13.1) можно представить в общем случае как':.„ устройство, состоящее из ячейки памяти ЯП и логического устройства ЛУ управ.': пения, преобразующего входную информацию в комбинацию сигналов, под воз-'-.'- действием которых ЯП принимает одно нз двух устойчивых состояний. Информационные сигналы поступают на входы А и В ЛУ и преобразуются,::;:: в сигналы„поступающие на внутренние входы Б' и В' ЯП. Процесс преобразо'- ':: вания информационных сигналов осуществляется прн воздействии сигналов;:;: подаваемых на вход Т предустановки и вход С синхронизации.
Вход Т обычай''й используется для разреше:.. ния приема информации» *, ,'Т а исполнительный вход С е обеспечивает тактируемый,*' А Е' прием информации. В про' Р В , ЛУ ЯП стейшем три!тере ЛУ мЬ:;,' В' жег отсутствовать, а ия! " формационные сигиалц-; подаются непосредственно.-:!!)' на входы В и В ЯП Я При наличии входа -6:;:р) В триггер называют .сйн.':-",! хронным, а при его отсут,;".":;,:,." сгвии — асинхройййй,, ) Изменение состояния асв!!т:а) Рис.
!3.!. Обобо!сивое устройство трио ера 'о 130 Лскиил!3. Тригге ы ого триггера происходит сразу же после соответствующего изменения "' нцналов на его информационных входах А и В. В синхронном зриггере изме- состояния может произойти только в момент присутствия соответствующезигнала на входе С. Синхронизация может осуществляться импульсом (потели ' " ом) или фронтом (перепадом потенциала).
В первом случае сигналы на , ормационных входах оказывают влияние на сосгояние триггера только при уешыощем потенциале на входе С. Во втором случае воздействие информаци"нх сигналов проявляется только в момент изменения потенциала на входе С„ :е.:дри переходе его от 1 к О или от О к 1. Универсальные триггеры могу'"6отать как в синхронном„так и в асинхронном режимах.
,",:::.Мновные типы триггеров в интегральном исполнении получили следующие вкния: Я1-триггер, УК-триггер.,0-триггер, Т-э.риггер ,,:;~::ВК-триггер имеет два информационных входа 5 и В Подача на вход 5 сигна- '-"1; а на вход В сигнала О устанавливает на выходе Д триггера сигнал !.
Наобо„' ',"'лри сигналах 5=0 и В = 1 сигнал на выходе триггера (!=О. Функционирова4В-триггера определяется уравнениями 0.=(Е+ В0).; Я! =О. =':;!Для Я1-триггера комбинация 5= 1 и В = 1 является запрещенной. После такой „5н1гации информационных сигналов состояние трипера будет неопределен- , "и';ла его выходе Д может быть О или 1 -, 'Существуют разновидности ЕВ-триггеров, называемые Е-, В- и Е-гримерами, ' 'крторых сочетание Е= В =! не является запрещенным, Е-триггер при Е = В = 1 ":изменяет своего состояния (0„= Д,). 5-трштер при 5= В = 1 устанавливается в оякие Я=1, а В-триггер в этом случае устанавливается в состояние 12=-0 "-'„'$)('-триггеры могут быть асинхронными или синхронными (в этом случае ф~х.имеется вход С). ;гРУК триггер имеет также два информационных входа У и К.
Подобно Я!-григ,а УК-триггере У и К эго входы установки выхода Д триггера в состояние ,Д-О, Однако, в отличие от И~-триггера, в УК-триггере наличие У= К= 1 привоу,',:.к:-.переходу выхода Д трипера в противоположное состояние. УК-триггеры ннзируются только перепадом потенциала на входе С. Условие функциониМйня УК-трипера имеет вид: Д„=(УД+КД),, ':;, Звриггер, или трипер задержки, при поступлении синхросигнала на вход С вваливается в состояние, соответствующее потенциалу на входе )э.
Уравнение онирования )э-триггера имеет вид. Д„=.Вчн. Это уравнение показывает. ,ввыходной сигнал Д, изменяется не сразу после изменения входного сигнала УЭ, 'ег))анке с приходом синхросигнала, т. е. с задержкой на один период импульсов ойнйации (Ре1ау -- задержка) ';: "'хйяхронизация !э-триггера может осуществляться импульсом или фронтом ,'!.;,.Твриггер, или счетный трипер, изменяет состояние выхода по фронту ьса на входе С. Кроме синхровхода С Т-триггер может иметь подготови,якьгй вход т сигнал на этом входе разрешает (при т= 1) или запрещает (при .,„:0)(срабатывание трип ера от фронтов импульсов на входе С Функционирова- ,7-~рптера определяется уравнением: Я„=ЯТ+ДТ)„ь Из этого уравнения '.,ч»' 131 Раздел 3.
Цис ровые иитсг альные мик осхемы б) а ) Г 1 ,,яп Б Рис 13 2 Асинхронный бд-зриггер (а) и его условное схематн ~еское обозна ю~ие (б) следует, что при Т=1 соответствующий фронт сигнала на входе С переводи," триггер в противоположное состояние. Частота изменения потенциала на вьцодб" Т-триггера в два раза меньше частоты импульсов на входе С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
