Гусев - Электроника (944138), страница 109
Текст из файла (страница 109)
Нестабильность выражается в относительных единицах или процентах. 5. Пороговые напряжения высокого Г„,„и низкого Г,„„уровней (входные Г,„„,. Г„п„„и выходные Г.'„,„„, ивы» , ивь и'в„„„„ ! Ви» пьр ,и ('Вьо ар р иви» пОр О Ввьо ! овь ! Ув„ ()Вы Вьм пор и о ив'... ив'„ ь» ! ! ив» ив» пьр (6» пьр ()В» ВВ» го Фо Бо аго г„„„, ис Ю в) Рис Я 2. (!среклюиатсльиыс характер!жги и (амплитудиыс) логических злсментов, иивсртирующих (о, о) и ис иивсртиругощих (и) входной сигнал; зависимость импульсной помехи ог сс длигельиости (г)' юь па и И «ю иип,ипи ю»»и. и. и го ° и иа р ю! »аьпиюм 53в (1„"„хпп„). Под пороговым напряжением понимают на- ИМЕНЬШЕЕ ((/1„р) ИЛИ НаИбОЛЬШЕЕ ((1,",пр) ЗНаЧЕНИя СООтВЕтетвующих уровнеи, при котором начинается переход логического элемента в дру1ое состояние.
Количественно оно характеризуется точкой на амплигудной характеристике ЛЭ„в которой модуль дифференциального коэффициента усиления микросхемы равен единице (рис. 8.2, а. б, в). 6. Входные токи 1,"х, 1,', при входных напряжениях низкого и высокого уровней. 7. Помехоустойчивость. Статическая помехоустойчивость оценивается как минимальная разность между значениями выходного и входного сигналов данного уровня: 1 11 11 (. пом (-'«ыхппп б * ор (8.8) (' по бпхпар б хыхпхпх. (8.
9) Из (8.8) и (8.9) следует, что статическая помехоустойчивость это минимальное значение напряжения помехи на выходе ЛЭ, которое может вызвать срабатывание подключенного к нему ЛЭ той же серии. При малых длительностях помехи, меныних или соизмеримых с напряжение помехи может быль значительно болыпех так как для измерения состояния ключей, входящих в состав ЛЭ, требуется не только амплитуда сигнала, но и определенный заряд. Он обеспечивает перезарядку конденсаторов и рассасывание накопленно1о избыточного заряда в базах ключей на биполярных транзис1орах. Динамическая помехоустойчивость обычно задается в виде графика. связывающего допустимое напряжение помехи и ее длительность (рис. 8.2, г). Из рис. 8.2.
е видно, что при коротких импульсах помехи и их значение могут быть доста1очно большими и даже ПрЕВЫШаЮ1цИМ (1„х (Прн ПОЛОжнтЕЛЬНОй ПОМЕХЕ) И (1„"„(ПрИ отрицательной помехе). 8. Потребляемая мощность Рп., или ток погребления 1п„, Передаточные характеристики логического элемента, не инвертирующего и инвертирующе1о входные сигналы. показаны на рис.
8.2, а в. У логических элементов одного и того же типа наблюдается разброс параметров, а изменения температуры окружаюц!ей среды приводят к изменению параметров элементов, Все эго влечет за собой деформацию передаточных характеристик, которые показаны на рис. 8.2 в виде зон, в пределах которых находятся характеристики исправного элемента. Для сравнения между собой микросхем отдельных серий используют интегральный параметр, называемый э и е р г и е й переключения. Она находится как произвеление потребляемой мощпост.и Рпо, и задержки распространения Рпо,о„т.„„,„. Работа, задтРачиваемаЯ на выполнение единичного переключения, называется э н е р г и е и и е р е к л го ч е и и я. В литературе обычно приводится значение энергии переклнэчения одного ЛЭ (одного инвертора) данной серии.
От иерархической структуры классификации ЛЭ. характерной для начального развития ИС. остались названия: РТЛ резисторно-транзисторная логика: ДТЛ диодно-транзисторная логика; ТГЛ --транзисгорно-транзисгорная логика; ЭСЛ эмиттерно-связанная логика; И ИЛ или И'Л вЂ” инжекционно-интегральная логика. Для части названий (РТЛ, ДГЧ„)ЧЛ) первая буква характеризует тип компонента, с помощью которого выполняется логическая операция. Для других обозначение характеризует схему соединения компонентов (ЭСЛ) или использованные компоненты и технологии« их изготовления (ИкЛ].
Е 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Идеи построения логических элементов рассмотрим на примере простейших цепей (рис. 8.3, а, 6). Реализуемые с их помощью логические операции зависят от типа логики. При положительной логике схема рис. 8.3. и позволяет реализовать функцию логическо1'о умножения, а схема рис.
8.3, б функцию логического сложения. При отрицательной лорис. 8.3. а реализуется функ, чп! «г ггаи« кция логического сложения, кг у "гк а схемы рис. 8.3, о — функция логического умножения. кз кк Действительно, если счиави« тать. ч!о й =- -)-5 В и входные напряжения могут при- 6 ~ нимать значения ь 5 и 0 В, 1о если хотя бы к одному р«из ВходОВ Хг. Ак, Хз к, к» ке (рис. 8З. а) при:ножен сигнал 0 В, соответствующий «к ! к« диод откры г и на выходе ! Г к ! ! Р схемы будет напряжение, Ф ! ! близкое к О В. При положительной логике это соот! ! ! рк) ветсгвует коду «Он Гели на все входы подано положи- Ю) гельное напряжение, большее или равное Е, то все Рис. 8.3 схемы диодных дог ических оде- диоды закрыты и на выходе иенгов.
Реа ~ичэюгггих опера иии догичес- ндгг)и!жение б + г что кого умножения !с) и .югнчсско1о сдожения (о) схема каскадного вкдю ~епия при 11оложигельгчой логике ДИОДНЫХ ДОГИЧЕСКИЛ К1ЕЫЕН ГОВ 1» ! СООТВЕ! С! Вуст Коду ! . а) а»О Таким образом, на выходе логического элемент а буде г сигнал, соответствующий коду 1 только в том случае, если на все входы поданы сигналы логической единицы. По определению, данному ранее, такой элемент выполняет логическую функцию И. При отрицательной логике уровень, близкий к О В, соответствует коду 1, а уровень +Е коду О.
Если в этом случае на все входы подан уровень логического нуля, принятый выше за +5 В, то на выходе будет логический нуль (+Е) При подаче на любой из входов Х,, Х„Хз напряжения О В соотвезствующий диод открывается и выходное напряжение становится близким к О В. Это соответствует коду логической единицы. Таким образом, подача на любой из входов сигнала, соответствующего логической единице, приводит к появлению на выходе кода 1, что характеризует логический элемент ИЛИ. Итак, один и тот же логический элемент в зависи.ности от типо логики выполняет или логичес кую функцию И или логическун1 функцию ИЛИ, Аналогично рассмоз.ренному работает цепь, приведенная на рис.
83, б. Для реализации сложных логических функций применяют каскадное включение диодных логических элементов, такое, как, например, показанное на рис. 8.3, в трехстчненчатое включение диодцых логических элементов. При положительной логике здесь имеет место каскадное соединение элементов И-ИЛИ-И. Сигнал, соответствующий коду 1, появляется в том случае, если на входы Х„и Хт поданы логические единицы и на выходе элемента ИЛИ напряжение логической единицы. Последнее возможно в тех случаях, если на выходе первого элемента И имеешься логическая единица или на один из входов Х„ или Х, подан код логической единицы. Код 1 на выходе первого каскада И будет в случае одновременной подачи на входы Х,, Х,, Хз напряжений, соответствующих коду 1.
Таким образом, с помощью простых соединений логических элементов реализована сложная логическая функция Г Хв Х7 (Х4 + Х~ + Х~ Л К недостаткам простейших диодных ло~ нческих элементов относится сниженное выходное напряжение по сравнению с входным из-за его падения на открьпом диоде, а также нестабильность уровней выходных напряжений. Первый недостаток ограничивает число ступеней, включаемых каскадно (на практике не болыне трех), второй- - ухудшаез стабильность работы цепи.
Для их устранения вводя г дополнительный электронный усилитель (рис. 8.4). Он, как правило, инвертирует сигнал и поэтому называется и н в е р т о р о м. Ввиду больших значений входного сигнала транзисторы в усилителе работают в ключевом режиме. Выходной сигнал имеет низкий уровень !I„"„,„при открытом транзисторе КТ3 и высокий И„'„„в тех 54! случаях когда трапзис!ор ! Т! заперт. Для открывания транзист ора 1'Т3 необходимо„что- К?2 бы потенциал эмиттера .гран- 1/Р2 г/ зистора 1'Т1 был больше накп бит пряжепия стабилизации сзаби- ЧРР литрона У/35 1обы шо около !/РФ 6,9 В для микросхем серии !/ б 511). Пробой стабилитрона и появление базового тока.
насьшгающего транзистор Рвс. к к Базовый злсысв~ высоково- !'Т3, наблюдаются в том слу- чае. если базовый потенциал транзистора УТ/, включенного эмитгерным повторителем„ превышает напряжения стабилизации. Для этого ко всем диодам У1)1 — У//4 должно быль приложено напряжение высокого уровня, при котором они будут заперты. При низком уровне любого из входных сигналов потенциал эмигтера транзистора 1'Т1 мал. ток через 1'//5 близок к нулю и транзистор УТ3 заперт. Микросхема позволяет реализовать функцию И-НЕ. На основе подобных ЛЭ выполняюг высокопороговую логику, например серии 511. Эта серия отличается болыпими уровнями входных и выходных сигналов и высокой помехоустойчивостью.
Ее используют в тех случаях, когда имеются большие сигналы помех и паводок. Для высоконороговых ЛЭ характерны следуюп!ие параметры; номинальное напряжение питания 1/в=15 В; //,"„„,„„=1,5 В; < 300 нс; статическая помехоустойчивость не хуже 5 В. Транзисторно-транзисторные логические элементы 1ТТЛ) широко распространены в технике из-за большого бысгродействия, высокой помехоустойчивости, умеренного потребления энергии, хорошей нагрузочной способности и малой стоимости, Выпускается несколько полностью совместимых между собой серий ТТЛ: уннверсаньнил !133, 155): быстиридейпиаутии/ил (130, К131); зптрипои/нал !134); на гиринзистора» Шатки (530, К531, КР!531) и .иаиссигнщнил !533. К555, КР1533). Характерной особенностью ТТЛ ЛЭ является наличие на их входе многоэмиттерных транзисторов 1МЭТ), с помогцью которых реализуется требуемая логическая функция.
Так, у четырехвходового ЛЭ (рис. 8.5, и) многоэмигтерный гранзистор 1'?'/ отличается от обычного тем, что у него имеется несколько эми~ ~еров, Они расположены так, что их непосредственное взаимодейсзвие через участок базы практически отсутствует. МЭТ является эквивалентом нескольких ~ранзисторов. включенных по схеме рис. 8.5 г/. Работу логического элемента можно рассма~рива~ь как в положительной, гак и в отрицательной .югике. При э~ось «1 «2 «з «Ф «1 ()бьЕ «1 «Р «3 «я (гор, ((м««из иВ» $ г) Рис. 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
