Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (862477), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Транзисторно-транзисторная логика с диодом Шоттки(ТТЛШ) не позволяет транзисторам входить в состояние глубокого насыщения, поскольку их коллекторный переход шунтирован диодом Шоттки. Этот13.2.Электронные компоненты систем автоматического управлениядиод на переходе металл-151низколегированный полупроводник имеет малоепадение напряжения в прямом направлении.
При открытии выходных транзисторов он не позволяет, чтобы на коллекторе напряжение было ниже базового более чем на0,3В, т. е. ограничивает состояние насыщения. Типовоевремя переключения элементов ТТЛ и ТТЛШ около10 ... 15 нс.МОЛ-логика построена на полевых МОП-транзисторах. Благодаря томучто при работе полевого транзистора используются носители одного типа ирекомбинация зарядов не происходит, быстродействие элементов МОП-логики выше, чем у рассмотренных ранее элементов ТТЛ и ТТЛШ на биполярныхтранзисторах, а рассеивание энергии при переключениях меньше.В зависимости от используемых носителей зарядов различают элементыр-МОП-, п-МОП- и k-МОП-логики. В первых основу составляют МОПтранзисторысканалами р-проводимости,а вовторых-п-проводимости.Элементы k-МОП-логики построены на комплементарных (сходных по параметрам, но использующих разные типы носителей) парах транзисторов с р- ип-каналами.Элементы п-МОП-логики используют в производстве больших и сверхбольших интегральных схем (микропроцессоры и микроконтроллеры, схемы памяти и т.
п.). Для изготовления комбинационных логических схем внастоящее время применяют k-МОП-логику.Характернойособенностьюэтих+ Иприборовявляется практически нулевое потребление,уесли схема находится в состоянии покоя и непереключается. На рис.13.15показана упрощенная схема элемента И-НЕфункцио-нальный аналог приведенной на рис.13.14,аXlХ2схемы.
Чтобы перевести выход У в состояниелогического «О» следует открыть оба транзи-Рис. 13.15. Элемент И-НЕстора VТЗ и VT4, для чего необходимо податьk-МОП-логикилогические « 1» ( напряжение более + V/2) наоба входа XI и Х2. При этом оба транзистора VTl и VT2 закроются.
Приснятии высокого уровня хотя бы с одного из входов закроется соответствующийп-канальныйтранзисториоткроетсякомплементарныйканальный. Выход перейдет в состояние логическойнем будет близко к напряжению питания«1»,ему ри напряжение на+ И.Выход k-МОП-логики симметричен относительно питания и представляетсобой комплементарную пару МОП-транзисторов. В состоянии «О» открыт п-,а в состоянии«1» -р-канальный транзистор, поэтому нагрузочная способность этой логики в отличие от ТТЛ и ТТЛШ одинакова в обоих состояниях ивесьма велика.Существуют и другие технологические серии интегральных схем, например эмиттерно-связаннаялогика,интегрально-инжекционная логика и другие, но для САУ станков и станочных систем используют обычно комбина-15213.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахционные логические схемы серий ТТЛШ и k-МОП. Типовые сведения овходных и выходных токах этих серий приведены ниже:Состояние .
...... .. ...................«О»«1»-200 мкА+ 10 . .. 15 мА-(0,4 .. .0,5) мА± 0,1 мкА+20 ... 30 мА± 0,1 мкА-(20 ... 30) мАТТЛШ:вход.................................выход .......... . ................. . ..+20мкАk-МОП:вход.... .. ...... . . .. ...... . ....... ...выход...............................Пр им е чан и е. Знак«+» соответствует втекающему току, «-» -На рис.вьпекающему.l 3.
l 6 приведены примеры типовых логических элементов. Инверсию на выводе логического элемента обозначают маленьким кружком. Наячейках И, обозначаемых прямоугольником, символставлять, а символ-0-=В--[>-=С>-~У=Хtttfi=D-=[>-....::h..3--.-Y= X l · Х2уX I Х2Y= X l · Х2уX l Х2XIХ2111ооо11о1l1о13.16.не проt}-~У= Х \ +Х2уDУ = Х \ (±)Х2XIХ2уоо1оо1оо1о1о1оо111оооооlо1о11ооlобРис.u--ё::rоа«&» допускается«l» на ячейках ИЛИ обязателен.вгlдОтечественные и зарубежные схемотехнические обозначения, ихконтактно-релейные эквиваленты, логические формулы и таблицы истинности типовых комбинационных логических схем (сверху вниз соответственно):а-инвертор;6-элемент 2И-НЕ; в -элемент 2НЕ-И; г -элемент 2ИЛИ-НЕ; д-элемент исключающее ИЛИ-НЕЧасто выходы отдельных элементов или вентилей подключают параллельно один другому (рис.13.17).При этом, если хотя бы на одном выходеустановлен «О» (выход вентиля открыт), то «О» устанавливается и на общемвыходе.
Такое соединение называют монтажным ИЛИ. Соединив подобнымобразом выходы обычных элементов, получим параллельно включенныеверхние транзисторы выходных каскадов ячеек. Но если на выходе какоголибо элемента будет«1», топри открытом верхнем транзисторе и появлении13.2.Электронные компоненты систем автоматического управления153нуля на выходе другого элемента через два открытых последовательно включенных транзистора различных элементов начнет протекать чрезмерно большой ток, который выведет открытые выходные транзисторы из строя. Дляпараллельного подключения выходов существуют вентили с открытым коллектором, в которых на выходе существует лишь один транзистор с подключенным к вьmоду элемента коллектором.
Вентили с открытым коллекторомобладают в1,5- 2раза меньшим быстродействием, поэтому необоснованно ихприменять не следует.Элементы с трuстабильным выходом (тристабильные элементы) приспособлены для подключения к общей шине. Они поочередно должны работать сшиной, когда им это разрешено. Так подключены ячейки памяти к шине данных и другие элементы шинной архитектуры, являющейся основой современных компьютеров. Обозначение и функциональная схема тристабильногоэлемента приведены на рис.13.18.баРис.13.17.подключениеРис.Параллельное13.18.значениевыходов ячеекСхемотехническое обо(а)ифункциональнаясхема (6) тристабильного элементас открытым коллекторомТристабильный элемент имеет три вывода: вход Х, выход У и управляющий вход«1»U.Выход тристабильного элемента может быть в состояниях «О»,и «разомкнуто».
Третье состояние возникает тогда, когда «контакт» вфункциональной схеме разомкнут (см. рис.13.18, 6).Это состояние называюттакже высокоимпедансным, т. е. в нем сопротивление между выходом и выводамиIШтаниясоставляетнесколькомегаомидажедесяткимегаомуk-МОП-схем. Иногда это состояние называют также Z-состоянием. Тристабильные элементы обычно применяют в составе выходных каскадов интегральных схем.Выпускают типовые логические вентили в виде интегральных схем малойи средней степени интеграции. При этом в одном корпусе компонуют несколько вентилей, обычно однотипных. Например, 4-2И-НЕная интегральная схема, содержащая4-это 14-выводдвухвходовых вентиля И-НЕ. Маркируют ее К1533ЛА3 или К1554ЛА3, где К-тип корпуса,1533 -рии (ТТЛШ или k-МОП), ЛАЗ - функциональное обозначение.номер се15413.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахДля усиления входных или выходных сигналов и подключения к шинамиспользуют буферы.
Однонаправленный буфер АП5 выпускается в сериях1533и1554и состоит из двух раздельно управляемых четверок триггеровШмидта с тристабильным выходом и повышенной нагрузочной способностью (рис.13.19, а, б).BFOllt[>1Аi2343BFв~о4123451234ОЕ1А2346V4567бвгРис.13.19. Специализированные комбинационные логическиеаоднонаправленный буфер АП5 ; бАП5; в -12312ОЕа-оо5677MS-двунаправленный буфер АПб; г -схемы:функциональная схема четверки каналов буферадешифратор ИД7Триггер Шмидта используют для очистки сигнала от помех и защиты отложных переключений.
Он имеет порог переключения из «О» вчем из«1»больший,в «О». При подаче на вывод ОЕ (разрешение выхода) активногонизкого уровня на выходахвходным.«1»Еслиуровеньoutнаустанавливаются уровни, соответствующиевысокий,наZ-состояние. Схема упакована в 20-выводном корпусевыводеОЕ(16выходахбудетвходов-выходов,2 разрешения и 2 питания).В двунаправленном буфере АПб (рис.13 .19,в) при высоком уровне навыводе ОЕ стороны А и В разорваны.
При подаче на вывод ОЕ активногонизкого уровня стороны А и В соединяются, причем направление передачисигнала зависит от состояние вывода Т: если на нем высокий уровень, сигналпередается от А к В,иначе-от В к А. Схема также упакована в20-выводном корпусе.Дешифратор ИД7 (рис.13.19, г) при получении разрешения повходамVустанавливает в низкий уровень тот из восьми своих выходов, номер которого соответствует двоичному числу, пришедшему на адресные входы А.
Чащевсего их применяют в качестве дешифраторов памяти. Адресные входы присоединяют к шине адресов микропроцессора или микроконтроллера. При обращениик памяти дешифратор выбирает своимактивным выводом тоустройство, адрес которого выставлен на шине адресов и переводит его в активное состояние. Все эти интегральные схемы выпускают в ТТЛШ- иk-МОП-серии.13.2.Электронные компоненты систем автоматического управления15513.2.4. Последовательностные схемыВ основе последовательностных схем, выход У которых определяетсясигналами на входах Х и прошлым состоянием схемы, лежат комбинационные логические схемы, охваченные обратными связями, поэтому все, что ранее было сказано о технологических сериях, оформлении и нагрузочной способности их выводов, относится и к последовательностным схемам.ЭлементарнойRS-триггер (рис.тинностипоследовательностнойкомбинационнойсхемы (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
