Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Недостаток микросхем на полевых транзисторах — несколько меньшее Оыстродействие по сравнению с ТТЛ- и ТТЛШ-элементами. Помимо рассмотренных существуют логические элементы других типов, например. ЭСЛ-элементы (эмиттерно-связанная логика), обладающие высоким быстродействием, Однако увеличение быстродействия в них достигается ценой значительно большего потребления энергии источника питания. В настоящее время выпускается широкий набор ИЛЭ в составе микРосхем различных серий. Выбор подходящих ИЛЭ при построении более сложных ЦЭУ производится по некоторым их параметрам, к числу кото"мх помимо напряжения питания и средней мощности потребления Р,, сп Равной полусумме мощностей потребления в состоянии 1 и 0) относятся ид реализуемых булевых функций или некоторой их комбинации, коэфФи ициент разветвления по выходу, характеризующий нагрузочную способио~ 'ть ИЛЭ, время задержки распространения сигнала.
определяющее бь! сгродействие элемента, и др. 265 Рис.6 Н). Функциональный состав микросхемы типа 2 (2 х 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ) Перед обозначением типа логического элемента обычно цифрой указывают количество его входов. Если в составе ИЛЭ. реализ) ющего некоторую комбинацию булевых функций, имеются однотипные логические элементы. нх количество указывают цифрой слева, за которой следует символ Х. Наконец, в одном корпусе ИС может быть выполнено несколько однотипных ИЛЭ. При описании состава такой ИС обозначение ИЛЭ помешают в круглые скобки, а перед ними цифрой указывают количество элементов в одном корпусе. Например, описание 2 (2 х 2И вЂ” 2ИЛИ— НЕ) соответствует ИС. содержащей в одном корпусе два однотипных комбинированных логических элемента.
Каждый из них представляет собой два двухвходовых элемента И. выходы которых подключены к двухвходовохгу элементу ИЛИ вЂ” НЕ (рис. 6.10) . Коэффициентом разветвления повыходуК называют максимально допустимое количество входов однотипных ИЛЭ, которые могут быть подключены к выходу данного элемента. Для разных видов ИЛЭ значение К„может лежать в пределах от нескольких единиц до нескольких десятков. Иногда возникает необходимость объединения выходов нескольких ИЛЭ с целью псрехода к общей выходной цепи (выходной шине).
Прн этом часто используют так называемое «моктажное ИЛИ», для чего выпускаются специальные ИЛЭ (расширители), выходные цепи которых выполняют по схеме с открытым коллектором (реже с открытым эмитгером). Открытые коллекторы нескольких расширителей можно объединить и через общий резистор подключить к источнику питания (или соответственно к общему проводу). В последнее время широкое распространение получили логические элементы, в которых при наличии специального управляющего импульса возможно отключать их выходы от нагрузки. Такое управляемое отключение выхода ИЛЭ называют переходом в третье состояние. Обычно в схемах ИЛЭ с третьим состоянием применяют инверторы (см рис,б 8 или о 9). но помимо обьгчных двух состояний 1 и (1.
когда один из выходных гранзисторов заперт, в них пред) смотрено третье состояние. при которо" одновременно закрьггы всс тран ~исторы выходного каскада Время задержки р а с и р о с т р и н с н и я с и г н а .т а при 266 переключении ИЛЭ из состояния 1 в 0 (~,ш) и наоборот (1,о') определяется интервалом времени между моментами достижения выходным и входным напряжением уровня половины амплитуды соответствующего сигнала Чаще всего для сравнительной оценки быстродействия различных ИЛЭ используют среднее время задержки г,, равное полусумме времен г10н г01, з а Для характеристики общего уровня достижений в схемотехнике н технологии производства различных типов ИС применяют обобщенный параметр,называемый работой переключения А(работа по переносу одного бита информации со входа н а в ы х о д ИЛЭ).
Работа переключения А равна произведению средней мощности потребления Р на среднюю задержку распространения г, (А= Р ~, ). Если Р, взять в милливатах (мВт), а ~, — в наносекундах (нс), работа переключения А будет выражаться в пикоджоулях (пДж). В табл.6.1 для сравнительной оценки достигнутого уровня приведены параметры различных серий отечественных ИЛЭ, выполненных па различным видам технологии их производства. Из табл.б.1 следует, что наименьшая работа переключения в наиболее совершенной из серий ИС на биполярных транзисторах (ТТЛШ серия 1533), в основном, достигнута путем существенного повышения их быстродействия. Более низкая работа переключения ИЛЭ на полевых транзисторах (прн типичных значениях задержки КМОП-микросхем порядка нескольких десятков наносекунд) объясняется малым значением Р .
Дальнейшего снижения значений А для современных лучших ИС этого типа удалось достигнуть лишь после создания МОП-транзисторов с исключительно малой (до 1,2 мкм) длиной канала. Таблица 6.1. Некоторые параметры отечественных ИЛЗ 267 Общие сведения о микросхеме указываются в ее условном обозначе нии, нанесенном на корпусе ИС. Оно включает в себя номер серии ИС (обычно три или четыре цифры), перед которым может быть одна или две буквы. У микросхем широкого применения первой ставят букву К, вторая буква характеризует материал корпуса для защиты от воздействия внешней среды (Р— — пластмассовый, М или С вЂ” металло- или стеклокерамический, соответственно).
За номером серии следуют две буквы, поясняющие функциональное назначение ИС. Для всех ИЛЭ первой из них следует буква Л, вторая буква определяет тип логического элемента (И вЂ”вЂ” элемент И, Л вЂ” ИЛИ, Н вЂ” НЕ, Д вЂ” расширитель по ИЛИ, А — элемент И вЂ” НЕ, Š— элемент ИЛИ вЂ” НЕ, Р— комбинированный элемент И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ). Цифра в конце условного обозначения соответствует порядковому номеру разработки ИС в составе данной серии. Например, микросхема КР1533ЛА24 представляет собой ИС широкого применения (первая буква К), в пластмассовом корпусе (вторая буква Р), имеет номер серии 1533 ( ГгЛШ-схемотехника), относится к группе ИЛЭ (буква Л).
а по функциональному назначению это элемент типа И -НЕ(вторая буква А) с порядковым номером разработки 24. Вопрос 6Л. Каким будет выходной сигнал одного из элементов (см.рис.6.10), если на один из его входов подать сигнал х, а на все три оставшихся входа — сигналы высокого уровня? Варгганты олгвета: 6.1.1. Выходное состояние элемента будет повторять сигнал х. 6.1.2. Выходное состояние элемента будет инверсным сигналу х. 6.1.3. Независимо от состояния на входе х на выходе будет сигнал низкого уровня. 6.1.4. Независимо от состояния на входе л на выходе будет сигнал высокого уровня.
6.5. ТРИГГЕРЪ| Вместе с ИЛЗ к базовым элементам относят и триггеры", которые находят самостоятельное применение и широко используются при построении более сложных ЦЭУ. 1риггером назггваюггг усгггройснгво, которое может находиться в одном нз двух устойчивых состояний и ггереходить из одного состояния в другое иод воздействием активного уров«я яотческггк сгггнаяов, ностунспоигих нп его гагформпиионные входьь Состояние триггера определяется по выходному сигналу. При этом говорят, что триггер установлен, если на его выходе присутствует логическая 1,исброшен — еслиО.Втригтерахс прямым управлением активным уровнем считается уровень логической 1, а в триггерах с * 01 с юва гпаяег (анг л.) — спусковой крючок, защелка и н в с р с н ы м у п р а в л е н и е м — уровень логического О. Существенно отметить, что после переключения триггера входной активный уровень может быть снят, но триггер продолжает оставаться в том состоянии, которое он приобрел под воздействием этого сигнала.
Таким образом триггер является простейшим элементом памяти, способным хранить один бит информации (либо 1, либо О). Как правило, для удобства использования триггеры имеют два выхода, один из которых называют прямым Д адругой — инверсным О.Еслитриггер установлен (в состоянии 1), на его прямом выходе будет логическая 1, а на инверсном — логический О. Помимо информационных входов, обозначаемых буквами НД.У, К, В, Т, триггеры могут содержать и вспомогательные (управляющие) входы, например, предварительной установки или вход синхронизации С, при наличии которого переключение триггера может происходить только в строго фиксированные моменты времени, когда на этом входе присутствует активный уровень сигнала синхронизации.
Триггеры, которые рсагируют на информационные сигналы только при наличии сигнала синхронизации, называют с и н х р о н н ы м и. В отличии от них а с и н х р о н н ы е триггеры реагируют на информационные сипилы в момент их поступления. Синхронные триггеры, в свою очередь, могут быть со статическим и динамическим управлением. Для того чтобы с и н х р о н н ы й триггер со статическим управлением смог воспринимать сигналы на информационных входах, на его входе синхронизации С должен присутствовать уровень логической единицы (прямой Г-вход) или логического нуля 1инверсный С-вход).
С и н х р о н н ы й триггер с динамическим управлением реагируетна информационные сигналы только в момент изменения сигнала на С-входе от О до 1 (прямой динамический С-вход)„либо от 1 до О (инверсный динамический С-вход). На рис. 6.11,и,б показаны соответственно обозначения синхронного триггера с прямым и инверсным динамическим управлением.
Для синхронного триггера со статическим управлением иногда используют обозначение С-входа, показанное на рис.6.11,в, но чаще всего у С-входа вообще не ставят никаких специальных значков. а) 6) в) Рис.6.11, Обозначения синхронного триггера, а — с динамическим прямым С-входом; 6 — с динамическим инверсным С-входом; ы — со статическим управлением По функциональным возможностям различают: триггер с раздельной установкой состояний О и ! (триггер с устано вочными входами, 1с5-триггер); триггер со счетным входом (счетный триггер, Т-триггер); триггер задержки с приемом информации по одному входу (В-триггер); универсальный триггер с информационными входами К и 1 (УХ-триггер) Для полного описания триггера достаточно задать закон его функционирования и структурную схему Асинхронный В5-триггер с раздельной установкой состояний 1 и 0 имеет всего лишь два информационных входа — 5 (вход установки) и Я (вход сброса)*.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
