Применение ТТЛ и КМОП

ПОЯОЩЬ РАДИОЯЯЬИТЕАЮ Параметры, описание работы, схемы включения, рекомендации по применению ББК 32.852 Б64 Бирюков С. А, Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП.— 2-с нзд., стер. — Мл ДМК, 2000. — 240 сп ил. 1В помощь радиолюбителю). 1$ВХ 5-89818-049-4 Н книге списаны припцггиы пспагп зевания ~пггсгравьиых мпкрасхсм серпа ТТЛ К155, К555, КР!533, КР531 и КМОП К176, К561, КР1554, КР!561, 564.

Привслепы лаииыс иа влазь~ ням и выхалпым токам, иатрсблясмай маигиас гп, быст1юлействи~а. Рвссматрсиы схемы сасдииеиия микрасхсм для увеличения разрядиаспс фрзгмситы схем цифровых усграйсгв с ггспальзонвгшси пскагарых мпкргкхем, ирггвсле! еы аш кап г !я фарм правителей и гсисрвтарав им аул ьсав, кввзпсепсарггых исрсклгачвтслсй. Кипга рассчи шва ив ширакиг круги рвлиалюбптслей и спсииалистав ББК 32.852 Б64 © Бирюков С.Л,, 1999 © ДМК, 1999 © Биргакав С.А, 2000 © ДМК, 2000 !8В14 5-89818-049-4 Бирюков Сергей Алексеевич Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП Главный рсгюктар Зплправ И.

М. Паучиый редактор Стариков Е, Бй Ответственный редактор 1риг1т А. Я. Литературиьш редактор Каслгпчевп 11. А. Всрсшга Валиев 1О. Аь Краичагпип А. И. Дизайн аале ккп Аиглаиав А. И. ЛР 7ь1 065625 от 15.01.98 Подписано в печать 603.2000. Формат 60х88",„ Гарнитура «Петербурга, Печать офсетная.

Уел. псч. л. 15. Тирам 5000. Зак. Иь 2 15 Издательство «ЛАЙТ Лтд.ь, 113093, Москва, Гй Серпуховская, 817, стр. 2. Отпечатана в иалпам соответствии с качеством ирсдастввлсшп,гх диапозитив<и в типографии 7ье9, Валачасвская, 40. Вгеирввьзввгищсиы Дюб.гячщгьзгаикпигинеьгагхегтыгьва гчггш~ ., ывккаи бы гс ии бы!ю ферме и квкгаш бы за ии бь~лгг ср гкгваш без ииы чсплгя а рвп сгвеиия влвлсчияГь шпггрлгих врьв.

ЬГв~сривл. излал свпыа в лзпваи синге, чесал р г~ ш щ» всрсв [!а, пасы и ку вералтиаггь пали шя гсхшисских сшпфж вге ргюиа существует, извзшльсгио ие ьювьт гврьиагроггягь вбгзщяп пуча гечиог~ь и пи шплывкгь ирпволиьгьгь ыи евши П связи с ззпм пьлшелы гве «г пггст иасгсчвсиищти зь вшшшвыи уигерб яюбога виль, вяььииыи с прямсисппсм или иепрпиешаиш ~ ю лкбьщ мшеризлав лввпаи юшги Содержание Предисловие Микросхемы серий ТТЛ.

1.1. Общие сведения 1.2. Микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции 1.3, Микросхемы последовательностного типа .................. 1.3.1. Триггеры . 1.3.2. Счетчики . 1.3.3. Регистры . 1.4. Микросхемы комбинационного типа средней степени 76 ...,... 7 6 ...... 86 ....... 9 0 ..... 108 ..... 1 1 5 .................. 1 23 . 1 24 степени .

1 2 8 .................. 1 3 8 . 1 3 8 . 1 4 1 . 1 77 ....,............. 1 83 .................. 1 83 ............,...,. 1 93 .................. 1 99 ............,...,. 2 05 ......,........... 2 07 Формирователи и генераторы импульсов ...,...21з 3 Заключение .. 320 интеграции 1.4.1.

Дсшифраторы и шифраторы 1А.2. Мультиплексоры . 1.4.3. Преобразователи кодов ..„„„., „„„,. „„„... 1.4.4. Сумматоры и другие злсменты 1.5. Ждущие мультивибраторы и генераторы, Микросхемы серий КМОП ...,.........„...„,... 2.1. Общие сведения 2.2. Микросхемы комбинационного типа малой интеграции 2.3.

Микросхемы последовательпостного типа . 2.3.1. Триггсры . 2.3.2. Счспшки . 2.3.3. Регистры . 2А. Микросхемы комбинационного типа........., 2А.1. Дешйфраторы и преобразователи кодов.... 2.4.2. Ключи и мулшиплсксоры... 2.4.3. Сумматоры и другис злсмспты . 2.5.Ждущие мультивибраторы 2.6. Микросхемы серии К1'1554 5 .6 20 ЗЗ 34 42 57 Предисловие Широкое внедрение цифровой техники в радиолюбительское творчество связано с появлением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных транзисторах и диодах, имели значительные габариты и массу, ненадежно работали из-за больпюго количества злементов и особенно паяных соединений.

Интегральные микросхемы, содержащие в своем составе десятки, сотни, тысячи, а в последнее время многие десятки и сотни тысяч и даже миллионы компонентов, позволили по-новому подойти к проектированию и изготовлению цифровых устройств. Надежность отдельной мш<росхемы мало зависит от количества злементов и близка к надежности одиночного транзистора, а потребляемая мощность в пересчете на отдельный компонент резко уменьшается по мере повышения степени интеграции.

В результате на интегральных микросхемах стало возможным со) бирать сложнейшие устройства, изготовить которые в радиолюбительских условиях без применения микросхем было бы совершенно невозможно. Книга написана па основании большого опыта автора по изучешпо н примепецикв микросхем серий ТТЛ К155, К555, КР531, К1'1533, серий КМОП К176, К561, КР1554, КР1561, 564 и содержит материал, частично нашедший отражение в его статьях, опубликованных в журнале «Радио» в 1982 — 1998 гг.*, и книгах автора.

В настоящем'издании описаны общие принципы функционирования комбинационных, последовательности ых микросхем, ждущих мультнвибраторов и генераторов, приведены схемы соединения микросхем для увеличения разрядности, фрагменты приппипиальных схем цифровых устройств с применением различных описываемых микросхем, приведены описания формирователей и генераторов импульсов, квазисенсорных перекл|очатслей. Автор налестся, что данная книга поможет многим радиолюбителям и радиоспециалпстам творчески подойтп к самостоятельной разработж~ и изготовлению многих полезных цифровых устройств, Под пеевдов пмом С. Алексеев.

Общие сведения Микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции 20 Микросхемы последовательностного типа Микросхемы комбинационного типа средней степени интеграции Ждущие мультивибраторы и генераторы 33 76 115 ~ гъ ~ 2 Микросхемы серий КМОП 123, Формирователи и генераторы импульсов 213,: Микросхемы серий ТТЛ микРОсхемы сеРиЙ 1тл 1.1. Общие сведения У иас в стране обплириа номенклатура выпускаемых интегральных микросхем. Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы серии К155, которыс изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К155.

При всех своих преимуществах — высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости — зти микросхемы обладают большой потребляемой лющностью. Поэтоллу им па смену выпускаклт микросхемы сории К555, принципиальное отличие которых — использование транзисторов с коллекторвыми переходами, зашунтироваииыми диолами Рпоттк. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в цасьпцсиие, что существенно уменьшает задержку выключения траизисто1юв.

К тому же оии значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р-и-переходов. В результатс при сохранении быстродействия микросхем серии К555 па уровне серии К155 удалось уменыпить се потребляемукл мощность примерно в 4...5 раз, Дальнейшее развитие микросхем серий ТТЛ вЂ” разработка микросхем серии КР1533. Основное зксплуатациоппос отличие их от схем серии К555 — в 1,5...2 раза меньше потребляемая мощность при сохранении и повышении быстродействия.

Средняя задержка распростраиеиия злемеитов микросхем серии К155, К555, КР1533 примерно 15...20 пс. В случаях, когда требуется более высокое быстродействие, используют мпкросхсмы серии КР531. Для сравпсиия основных параметров в табл. 1 при ведеиы значения средней потребляемой мошпости Р, и средней задержки г распространения лликросхеи ТТЛ указанных серий, а также стаидартиые значения входпых ! и выходных ! токов и нагрузочкой способности )л! указанных се11пй микросхем. Некоторые микросхемы допускают большие выходные токи и имеют большую пагрузочиу1о способность, чем указано в табл.

1. Часть микросхем (особеиио серии КР531) также имеют отличные от стандартных входные токи. Эти отличия специально указаны далее. Стапдартпыс выходиые уровни лог. 1 составляют 2,4...2,7 В, лог. 0— 0,3б...0,5 В. Напряжепие питания микросхем серий ТТЛ 5 В +5%, для серии КР1533 допуск на напряжение питания +10%. Микросхемы выпускалот в пластмассовых корпусах с 8, 14, 16, 20, 24, 28 выводами, температурный диапазон их работоспособности: ОБЩИЕ СВЕДЕИИЯ 7абпица ! Рис. 0 Зовисимоств внходното напряжения От входнотодпя инверторов серий 77Л вЂ” 10...+70 "С, Часть микросхем серий К155 и К555 выпускают в керамических корпусах 755х обозначение КМ155 и КМ555), температурный диапазон работоспособности таких микросхем — 45...+85 "С.

На рис. 1 приведены зависимости выходного напряжения от входного лля инвертирукгшпх логических элементов упомянутых серий микросхем при температуре +20 "С, Поскольку за порог переключения принимается входное напряжение, при котором выходное равно ему, его нетруяно найти по приведенным зависимостям как точку пересечения с прямой 7) = 77 с Из рисунка видно, что микросхемы серии КР1533 имеют гтаибольгпий порог переключения — 1,52 В и, как следствие, наибольшую помехоустойчивость. Рассматриваемые серии имеют в своем составе однотипные микросхемы с совпалактшими после номера серии цифробуквенными обозначениями.

Логика работы однотипных микросхем, за редким исключением, отмеченным далее, совпадает. Микросхемы серии КР531 ранее не имели в обозначении буквы «Р», а имели в конце обозначения букву «П», например К531ЛАЗП. 5 КВ5. КР551 В табл. 2 приведены обозначение большинства рассматриваемых мик- К555 кят555 росхем, функциональное назначе- твг в нпе, число выводов корпуса, средняя ив игв потребляемая мощность, средняя за- ев и ив держка распространения сигнала и номер рисунка, на котором приведено графическое обозначение мик- в в» «5 ев' в росхемы.

В функпиопальном назначении буквы озттачагот: ОК вЂ” микросхемы микРОсхсму сеРиЙ 1тл яме|от выход с открытым коллектором, ОЭ вЂ” с открытым эмиттером, Х вЂ” выходы могут переводиться в высокоимпедансное состояние. При разработке принципиальных схем различных устройств всегда возникает вопрос: что делать с неиспользуемыми входами интегральных микросхем.