promel (967628), страница 52
Текст из файла (страница 52)
3.34 пунктирной стрелкой) сопротивхеяие база — эмиттер транзистора Т, довольно велико. Транзистор т, закрыт. Сигнал на выходе Е = 1. Так будет и при нулевом сигнале ча болыпем числе входов элемента. При наличии на всех входах логической «!» (напряжений, близких к ( Е„) все эмиттерные переходы транзистора Тм будут находитьсэ под обратным напряжением, а коллекторный переход — под пряны»ь Ток /ам будет обусловливать ток г'„„, направление которого показано на рис. 3.34 сплошной стрелкой. Транзисгор Т, будет от. крыт, его сигнал Е = О. Таким образом, схема рис. 3.34 выполняет логическую операцию И вЂ” НЕ.
Наличие усилительного элемента — транзистора — в логических микросхемах ИЛИ вЂ” НЕ и И вЂ” НЕ классов ДТЛ и ТТЛ определяет такое их важное преимущество, как сохранени~ неизменного уровня напряжения, соответствующего логической «!», в процессе передачи сигнала при их последовательном соединении. В связи е этим указанные элементы, а также элемент НЕ являются базовыми в микросхемотехнике, В общем корпусе выпускаемых микросхем обычно подержится несколько элементов одного типа.
Комбинированные логические элементы. Существуют логические элементы в микросхемном исполнении, представляющие комбинацию ране«рассмотренных элементов и позволяющие осуществлять более сложные логические операции Некоторые из таких элементов и реализуемые ими функции показаны на риа. 3.35. На рис. 3.35, а приведен элемент 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ. Выполняемая им логическая операция поясняется функциональной схемой Рнс 3.35, б На рис. 3.35, и представлен элемент 2И вЂ” ИЛИ с инвероимми входами по И, а его функциональный эквивалент изображен на Рис. 3.35, г. Параметры логических элементов. К основным параметрам логи"еских элементов (логических микросхем) относятся фуикциональ"ые возможности элемента, быстродействие, потребляемая мощность и помехоустойчивость. Ф у н к ц и о и а л ь н ы е в о з м о ж н о с т и логического элемента определяются коэффициентом разве» влепи я "по выходу и коэффициеи'гом объедки«низ т по 223 входу.
Под коэффициентом разветвления и логического элемеи, нимают количество входов аналогичных элементов, которое быть подключено к его выходу, а под коэффициентом объеди" гн — число входов, которое может иметь элемент. Иными сн коэффициент а характеризует нагрузочную способность микр 'гэ хг хг'хг' хг'хэ й) хг г=хх х х г) Рнс. 3.35. Схема логического элемента 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НБ(а) а его функцаональный экинналент (о), схема логического элемента 2И вЂ” ИЛИ (в) и его фуакцноиальный эквивалент (г) Чем выше коэффициенты л и т, тем меньшее количество микросх' потребуется для создания конкретного устройства.
Препятствием' увеличению коэффициента и является ухудшение других пок зателей элемента (помехоустойчивости, быстродействия) или наруби вне нормального режима его работы. Нагрузочная способность активного логического элемента сушвУ2 ственно зависит от типа используемого в нем выходного транзистоР',, ного каскада (инвертора). Как правило, для большинства типов ии' аз:;: тегральных микросхем коэффициент и не превышает 4 — !О. Для уз личения нагрузочной способности к выходу элемента в случае нее",:.:; ' ходимости подключают так называемый буферный усилитель с мошны|а '-'".' многотранзисторным инвертором, позволяющим получить п = 2(),': сн б().
БУфеРный Усилитель входит в состав сеРии интегРальных мию': росхем. В существ.ющнх сериях интегральных микросхем основные ло"и ческие элементы (ИЛИ вЂ” НБ, И вЂ” НЕ) выполняются, как правило 22а шим числом входов (т = 2 —: 6). С целью увеличения коэф- - «2 яе,п применяют схему логического расширителя, подключеольши ,: .фипв " к основным элементам ИЛИ вЂ” НЕ, И вЂ” НЕ позволяет ента ш „торси Яве „ь коэффициент т до 10 и более. ФУнкцию логического Расшихемах, например И вЂ” НЕ ДТЛ, выполняют дополнительячить Р" д оды, подключаемые параллельно основным диодам элемента ителя в с е диоды. (см'В ы с т Р о д е й с т в и е хаРактеРизУет вРемЯ Реакции логичесэлемента на изменение сигналов на входах.
П язвителем быстродействия логических микросхем является Показ ~ее время задержки прохождения сигнала через элемент: среднее 2»« = (2+ +2, )/2, гхе «вЂ” !' — задержка переключения из состояния «0» в состояние «1»; задержка переключения из состояния «1» в состояние «0». Логические микросхемы подразделяются на сверхбыстродействующие ((» «( 0,01 мкс), быстродействующие (2», < 0,01 —: 0,03 мкс), среднего быстродействия ((». ~ 0,03 —: 0,3 мкс), низкого быстродействия (!з.с ~ О 3 мкс). Существенным параметром логических элементов является также потребляемая мощность от источника питания +Е„.
В зависимости от типа (серии) мощность, потребляемая логической микросхемой, составляет 250 мВт — 1 мкВт. Ее обычно определяют по средней мощности, потребляемой элементом в состояниях «0» и «1ь Потребляемая мощность связана с быстродействием микросхем. В частности, микросхемы, потребляющие большую мощность, отличаются, как правило, н высоким быстродействием. Снижение потребляемой мощности при сохранении высокого бы. стродействия является одной из важнейших задач микроэлектроники. Имеюшя два пути ее Решения. Первый путь предполагает снижение мацности за счет уменьшения токов и напряжений питания.
По такому пути идет развитие микросхем иа биполярных транзисторах. ВтоРой путь связан с созданием логических элементов, потребляющих мощность только в режиме переключения и не потребляющих ее в статических состояниях («О», <1»). Такие элементы основываются на применении дополняющих МДП-транзисторов (см. $ 3.11). П о м е х о у с т о й ч и в ос т ь характеризует меру иевосприим ч"вести логических элементов к изменению своих состояний под воз. деиствием напряжения помех. Помехи, действующее на входе логи чсскоз микросхемы, подразделяются на статические и импульсные (статическая и импульсная помехоустойчивость>. Статическими пазы. ваюг помехи, напряжение которых остается постоянным в течение Ревени, значительно превышающего длительность переходных про.
цессов в схеме. Причиной их появления являются падения напряжения з проводниках, соединяющих микросхемы в устройстве. Статическая и'мехоустойч вость характеризуется максимальным напряжением омах" У, „,„, которое может быль подано на вход логического элеента, не вызывая при этом его ложного срабатывания, 225 Импульсные помехи обусловливаются различными наводка соседних работающих установок.
По аналогии со статической пч устойчивостью импульсная помехоустойчивость характеризуега пряжением импульса (/„,„, величина которого зависит от фор' длительности импульса. К действию помех наиболее чувствительны микросхемы, нме'. низкий перепад логических >ровней. На помехоустойчивость о вают влияние вид схемы, режим работы транзисторов, напр источников питания и т. д.
Для уменьшения влияния помех необходимо рационально к, новать корпусы микросхем на печатных платах, ос)ществлять, ветствующие развязки по целям напряжений питания, а в пекет случаях экранировать пепи связи между элементами или отдель блоки. й влн ЛОГИЧЕСКИЕ ЗЛЕз1ЕНТЪ| НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРА' Из полевых транзисторов наибольшее применение при созда' логических элементов получили МДП-транзисторы с индуцирован каналом. Это объясняется одинаковой полярностью напряже ' требуеъых для управления (У,„) н питания (У,. „) этих трзнзистор' и, следовательно, простым решением задачи последовательного с пения элементов на их основе 4 Логические элементы на МДП-транзисторах обладают рядом щественних преимуществ по сравнению с элементами на биполярн транзисторах.
Благодаря высокому входному сопротивлению МД. транзисторов логические элементы на их основе обладают высок нагрузочкой способностью (и) !Π—: 20). Технология получения МДП-транзистора проще, чем бинов ного. К тому же в качестве пассивного элемента — резистора — зд. используют сопротивление проводящего канала МДП-траизисто ' Это позволяет выполнять логические МДП-микросхемы на базе то ко транзисторных структур, что еще более )прощает и удешевля их технол огню по сравнению со схемами на биполярных гранза егора х. В кристалле полупроводника МДП-транзистор занимает мены места, чем биполярный.
Поэтому МДП-транзисторы позволяют аоех. давать микросхемы с высокой степенью интеграции для решения б лее сложных функциональных задач. К числу преимуществ логических микросхем на МДП-траизистсэб рах следует отнести также возможность создания элементов с низко%' (менее ! мкВт) потребляемой моцгнгхтью, Недостаткомэтих микросхеМ.: является меньшее быстродействие по сравнению со схемами па бип9:,'!, лярных транзисторах, Логический элемент НЕ. Логический элемент НŠ— инверторЛ (рис.
3.36, и) — представляет собой, как известно, схему каскада с з ключеяым режимом работы транзистора. В интегральных микр~ схемах иа МД! (-транзисторах функцгно нагрузки выполняет также ";. Е е- "рранзггстор Т, в схемах являет< гг ) правляющим, а транзистор иевие. и игр узггч ггым' Та с емы рис. 3.36, б, и выполпеиги на й(ДП-транзисторах с инду- зиным каналом р-типа. В схеме рис. 3.36, г применены транпврова эисто Р„р Т„с индуцированным каналом р-типа и транзистор Ти с ин ированным каналом п-типа (схема иа д о п о л н я к: ш и х й(ДП- дуни(г тр з у и и з и с т о р а х ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
