Применение ТТЛ и КМОП (944147), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В последнем случае частоту можно регулировать в некоторых пределах, изменяя напряжение на двух УпРавлЯющих входах, один из котоРых обычно па- Р, с57 м о ема зывают диапазонным 11д, другой — входом управ- КР53 1ГГ1 ленпя чзстотой 1)ч. При увеличении напряжения на входе 1)ч частота увеличивается, при увеличении напряткения на входе 11д — уменьшается. Рекомендуемый интервал изменения напряжения на входе 1)д от 2 до 4...4,5 В.
В зависимости от напряжения на вхоТТе 1)д меняется диапазон изменения частоты при изменении напряжения на входе 1)ч. При 1)д = 2 В и при изменении напряжения па входе 11ч от 1 до 5 В частота может быть изменена приблизительно на 155Б, а при ГТд = 4 В примерно в 4 раза (рис.
158). Зависимость частоты 1„генератора при Пд = Птч = 2 В от емкости конденсатора приведена на рис. 159, максимальная частота генерации .- около 80 МГц, При изменении температуры от -0 до Е70 'С частота изменяется в пределах примерно от 107 до 9120 частоты при 25 "С, а при колебаниях напряжения питания +57с0 частота изменяется примерно на Е2,57Б. МИКРОСКЕМЫ СЕРИЙ 77Л туге в.в Р.в в.н .т в н т т с в„.в Рис. 15В Зависимоств частоты генерации от управляющих напряжений гв. Гн ю' нв' !в' нв' нвн ю' нв' нв' тв' ю' ю' нв' ю' с. нв Рис. 15тй Зависимость частоты генерации от емкости На выходах генераторов микросхемы установлены квтточи, которыми можно перевести выходы в состояние 1 подачей на входы Е лог.
1. Сигнзлы генераторов проходят на выход при лог. О на входе Е. Цепи питания (выводы 16 и 15) и общего провода (9 и 8) пифровой и аналоговой частей микросхемы для уменьшения влияния генераторов друг на друга разделены. Несмотря на это, существует взаимное влияние генераторов, поэтому одновременная работа двух управляемых напряжением генераторов не рекомендуется. сто",ица 1 Микросхемы серий ТТЛ Общие сведения Микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции Микросхемы последовательностного типа Микросхемы комбинационного типа Ждущие мультивибраторы Микросхемы серии КР1554 124 128 138 183 205 207 213 Г Формирователи и генераторы ~ 3 импульсов 2 Микросхемы серий КМОП МИКРОСХЕМЫ СЕРИЙ КМОП 2.1. Общие сведения Описанные в предыдущей главе цифровые микросхемы ТТЛ-серий— К155, К555, КР1533, КР531 обеспечивают построение самых различных цифровых устройств, работающих на частотах до 80 М1'ц, однако их существенный недостаток — большая потребляемая мощность.
В ряде случаев, когда не нужно такое высокое быстродействие, а необходима минимальная потребляемая мощность, применянвт интегральные микросхемы серий К176, К561, КР1561 и 564. Микросхемы этих серий изготовляются по технологии комплсментарных транзисторов структуры метзлл-диэлектрик-полупроводник (КМДП). Ранее в качестве диэлектрика использовался окисел кремния, поэтому сокращенным обозначением структуры этих микросхем было КМОП, опо и используется в этой книге, Основная особенность микросхем КМОП вЂ” ничтожное потребление тока в статическом режиме — 0,1...100 мкя1. При работе на максимальной рабочей частоте потребляемая мощность увеличивастся и приближается к потребляемой мощности наименес мощных микросхем ТТЛ.
В. 1 Рис. 140. Принципиальная схема влеменга ИЛИ-НЕ Рассмотрим внутреннюю структуру микросхем КМОП на прпыере двухвхолового логического элемента ИЛИ-НЕ (рис. 160). Основу этого элемента составляют два транзистора структуры МОП с нндуцированпым каналом р-тцпа х1Т1 и ЧТ2 и Лва транзистора с каналом и-типа ьЯТЗ и ЧТ4. Резисторы и диоды являвотся вспомогательными и в нормальной работе элемента участия не принимают.
При подаче па оба входа напряжения, близкого к нулкв (лог. О), транзисторы хгТЗ и ЧТ4 закрыты, транзисторы ьхТ1 и ь'Т2 открыты и сосдпнякьт выход элемента с источником питания. На выходе элемента напряжение близко к напряжению источника питания (лог. 1). Если на один из входов, например вход 1, шьдзть лог. 1, транзистор Ъ'Т2 закроется, транзистор ЧТ4 откроется и соединит выход элемента ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 125 тв иЕт еч тв с общим проводом, на выходе элемента появится лог. О. Оакой же результат будет при подаче лон 1 на вход 2 или при подаче лог. 1 на оба входа одновременно.
Таким образом, изображенный на схеме рис. 160 элемент выполняет функцию ИЛИ-НЕ на два входа. Для увеличения числа входов элемента увеличивают число последовательно соединенных транзисторов с каналом р-типа и параллельно соединенных транзисторов с каналом п-типа. Для построения элементов с функцией И-НЕ транзисторы с каналом р-типа соединяют параллельно, с каналом и-типа — последовательно. На рнс. 161 приведена статическая пере- пв ° ключательная характеристика ипвертирующего МОП-элемента — зависимость сго выходного напряжения от входного.
Как видно из зависимости, переключение элемента происходит при входном напряжении, близком к половине напряжения питания. Рис. 15 Е Статическая Диоды тчтР7 и тчтР8 (Рис. 160) ЯвлЯютсЯ перекпючатепеиая неотъемлемой частью МОП-транзисторов, дно- характеристика ды теР1 — лтР6 н резисторы К1 и К2 специально КЛВОЕ1-иивертара вводятся в состав элемента для защиты МОП- транзисторов от статического электричества.
При превышении входным напряжением напряжения источника питания открываются диоды леР1 — лтР4, что исключает подачу на затворы транзисторов напряжения, превышающего напряжение питания. При снижении входного напряжения до уровня, более низкого, чем потенциал общего провода, открываются лподы лтР5 и лтР6. В микросхемах серии К176 первых выпусков для защиты входов использовались диодыстабнлитроны с напряжением включения порядка 30 В, которые устанавливались вместо лтР5 и ттР6. Микросхемы серий К176, К561, КР1561 выпускаются в пластмассовых корпусах с двухрядным расположением 14, 16 или 24 штыревых выводов, а микросхемы серии 564 — в корпусах с тем же количеством выводов, расположенных в одной плоскости, в так называемых планарных корпусах.
Номинальное напряжение питания микросхем серии К176 — 9 В +5%, однако они, как правило, сохраняют работоспособность в диапазоне питаютцих напряжений от 5 до 12 В. Для микросхем серий К561 и 564 гарантируется работоспособность при напряжении питания от 3 до 15 В, для КР1561 — от 3 до 18 В. Диапазон МИКРОСХЕМЫ СЕРИЙ КМОП рабочих температур микросхем серии К176 от -10 до +70 С, серий К561 и КР1561 от -45 до +85 С, серии 564 от -60 до +125 'С. Выходные уровни микросхем при работе на однотипные микросхемы практически пе отличаются от напряжения питания и потенциала общего провода.
Максимальный выходной ток большинства микросхем серий К176, К561 и 564 не стандартизирован и не превышает единиц миллиампер, что несколько затрудняет непосредствснное согласование микросхем этих серий с какими-либо индикаторами и микросхемами ТТЛ-серий. Отличительной особенностью микросхем серии КР1561 является наличие буферных элементов не только на выходах сложных элементов, как в микросхемах серий К176, К561 и 564, но и на входах и выходах всех микросхем, независимо от их сложности. Кроме того, в микросхемах серии КР1561 улучшена защита от перегрузок как по входу, так и по выходу, в выходные цепи добавлены небольшие токо- ограничительные резисторы.
Стандар 1щые статические нагрузочные характеристики микросхем серии КР1561 следующие. Прн лог. 0 на выходе и выходном напряжепци 0,4; 0,5; 1,5 В выходной втекающий ток не менее 0,44; 1,1; 3 мА при напряжении питания 5, 10, 15 В соответственно. Тс же нормы существуют и для вытскаюпгих токов в состоянии лог. 1 при выходном напряжении 4,6; 9,5; 13,5 В соответственно. Кроме того, гарантируется, что при напряжении питания 5 В, выходном напряжении 2,5 В выходной вытекающий ток при лог. 1 составит не менее 1,36 мА. Реально выходные токи микросхем серии КР1561 значительно больше. При лог. 0 на выходе и выходном напряжении 0,5 В выходной ток составляет примерно 3..5, 5...10, 6...15 мА при напряжении питания 5, 10, 15 В соответственно.
Аналогично вытекающий ток в состоянии лог. 1 при выходном напряжении, на 0,5 В меньшем, чем напряжение питания, составляет при тех же напряжениях питания примерно 1,2...1,5; 2...3; 3...4 мА. При напряжении на выходе 1 В в состоянии лог. 0 выходной втекакнций ток составляет 6...10, 10...20, 12...25 мА при указанных вылив напряжениях питания, при напряжении, на 1 В меньшем напряжения питания, в состоянии лог. 1 вытекающий ток 2...3, 4...5, 5...7 мА соответственно. Ток короткого замыкания при напряжении 5 В составляет около 10 мА в состоянии лог.
0 и около 6 мА в состоянии лог. 1, что позволяет подключать практически любые светодиоды к выходам микросхем этой серии без ограничительных резисторов. При напряжении питания ОБяие свгдгния 10 или 15 В ток короткого замыкания может достигать 20...60 мА, поэтому включение ограничительных резисторов необходимо. Выходной ток 0,44 мА в состоянии лог. 0 при напряжении на выходе 0,5 В и напряжении питания 5 В гарантирует нормальную работу микросхем серии КР1561 на один вход микросхем серии К555, Поскольку, как указывалось выше, реальный выходной ток в этих условиях больше, микросхемы серии КР1561 можно нагружать на несколько входов микросхем серии К555 или на один вход микросхемы серии К155.
Напряжение питания на микросхемы рассматриваемых серий подается на вывод с наибольшим номером, общий провод подключается к выводу с вдвое меньшим номером, Исключение составляют микросхемы К561ПУ4 и КР1561ПУ4, а также микросхемы, требующие для своей работы два источника питания. Все исключения отмечены далее при описании конкретных микросхем. При использовании микросхем следует помнить, что защита входов микросхем диодами от статического электричества не является полной. Поэтому при монтаже устройств с микросхемами КМОП необходимо соблюдать следующие правила.
Для исключения случайного пробоя за счет статического электричества потенциалы монтируемой платы, паяльника и тела монтажника должны быть уравнены. Для этого на ручку паяльника можно намотать несколько витков неизолированного провода или укрепить металлическую пластинку и соединить через резистор 100...200 кОм с металлическими частями паяльника. Конечно, обмотка паяльника не должна иметь контакта с его жалом. При монтаже свободной рукой следует касаться шин питания монтируемой платы. Если микросхема находится в металлической коробке или ее выводы упакованы в фольгу, прежде чем взять микросхему, следует дотронуться до коробки или фольги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
