Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 184
Скачиваний: 2
в милливольтах (L/*°JJ ) , нельзя, так как схемы работают при различных питающих напряжениях, токах и размахах логического сигнала.
Для оценки помехоустойчивости интегральных схем следует пользоваться отношением абсолютной помехоус тойчивости к размаху логического сигнала U*™/Uc. Эта величина для большинства современных интегральных твердых схем равна примерно 0,5, т. е. их помехоустой чивость по отношению к помехам, создаваемым за счет паразитных связей, примерно одинакова. Основным ис точником возникновения помех является падение напря жения на общих для группы схем сопротивлениях земля ной шины (активном и индуктивном). С этой точки зре ния современные интегральные твердые схемы обладают различной помехоустойчивостью, численные значения ко
торых будут приведены |
при |
рассмотрении |
конкретных |
||
схем. |
|
|
|
|
|
Коэффициент |
объединения |
по входу |
(М) |
характери |
|
зует возможности |
схемы |
И |
(ИЛИ) |
по |
объединению |
входных сигналов. Величина М ограничивается сложно
стью |
схемы и ее |
помехоустойчивостью |
и |
обычно 8 ^ |
|
Коэффициент |
объединения |
по выходу |
(,N) |
характери |
|
зует |
нагрузочную |
способность схемы, |
т. е. |
определяет, |
каким числом аналогичных схем может быть натружена
данная схема. Для большинства интегральных |
твердых |
|||
схем значения |
iTV находятся |
в пределах от 3 до |
15. |
|
Надежность |
интегральных |
твердых |
схем, как и любой |
|
схемы на дискретных компонентах, |
оценивается интен |
|||
сивностью отказов за час. Благодаря |
надежным |
межэле |
ментным соединениям, снижению рабочих мощностей и применению прогрессивной технологии изготовления ин тенсивность отказов современных интегральных твердых
схем |
составляет 10~7 -i-10- s 1/ч, что более чем на два по |
|||||
рядка |
меньше интенсивности отказов |
аналогичных |
схем |
|||
на дискретных компонентах. |
|
|
|
|
||
Рассмотрим основные |
характеристики |
базовых |
эле |
|||
ментов различных интегральных твердых |
схем. |
|
|
|||
Б а з о в ы й э л е м е н т и н т е г р а л ь н ы х |
с х е м е |
|||||
н е п о с р е д с т в е н н ы м и |
с в я з я м и |
( Т Л Н С ) . |
С по |
мощью этого элемента реализуется логическая операция
И Л И — Н Е для положительных (высоких) уровней |
сиг |
нала (рис. 2.28а). Основные параметры элемента: |
£ к = |
77
= + 4 |
. В ± 1 |
0 % ; |
4cP sC500 |
не; М = 2; Л/^4; |
с/ п ^0,94 В; |
UH^.0,2 |
В; |
|
< 2 5 0 |
мВ; потребляемая |
мощность |
£\гат^2 мВт; рабочий диапазон температур — от —60 до + 85°С. На функциональных и принципиальных схе мах элемент изображается, как показано на рис. 2.286.
•к
|
Вх. |
вх2 |
|
|
Рис. 2.28. Схема |
базового |
элемента Т Л Н С |
Для |
расширения |
логических возможностей схем |
|
ТЛНС |
и, в первую очередь, |
увеличения коэффициента |
объединения по входу используется дополнительный ба зовый элемент (рис. 2.29а и б), который вместе с основ-
Рис. 2.29. Схема |
дополнительного |
базового элемента |
Т Л Н С |
ным элементом |
образует схему |
И Л И — Н Е на 4 входа |
|
(рис. 2.29e): Y = Xi + X2+X3+Xil. |
Выпускаемые |
промыш |
|
ленностью интегральные твердые схемы Т Л Н С |
содержат |
от 4 до 8 базовых элементов, заключенных в один кор пус. Схемы Т Л Н С применяются, как правило, для по строения низкоскоростных устройств (/такт^ЮО кГц) с малым потреблением электроэнергии.
Б а з о в ы й |
э л е м е н т |
д и о д н о-т р а н з и с т о р- |
||||||
н ы х л о г и ч е с к и х |
и н т е г р а л ь н ы х |
|
т в е р д ы х |
|||||
с х е м |
( Д Т Л ) . |
С помощью |
этого элемента |
(рис. 2.30) |
||||
реализуется |
логическая |
операция И — Н Е для |
положи |
|||||
тельных |
сигналов Y = XiX2X3Xrl. |
Основные |
параметры |
|||||
элемента: |
два |
источника питания: |
£ i = + 5 |
В ± 5 % и |
||||
Ег=+3 |
В ± 5 % ; |
/ ' ° < 3 0 |
не; |
* ° ' < 6 0 |
не; |
/1 0 |
« £ 80 не; |
7Р
$ |
<!180 не; -С/н^-0,4 В; |
£ / в > 2 , 4 В; |
£ / Д^<0,8 В; потреб |
||||||||||
ляемая |
мощность в состоянии 0 — |
Р°^.23 |
мВт; |
в |
со |
||||||||
стоянии |
1 — Р ' ^ 4 м В т ; |
7 „ 0 : ;2мкА . Схема |
работает |
сле- |
|||||||||
дующим образом: если на |
|
|
|
|
|
|
|||||||
один из |
входных |
диодов |
|
|
|
|
|
|
|||||
Д\—Дь |
соединенных |
с |
|
|
\1£к |
|
|
|
|||||
выходами |
|
аналогичных |
|
|
|
|
|
|
|||||
базовых |
элементов, |
пода |
|
|
|
|
|
Вт |
|||||
ется |
сигнал |
низкого уров |
|
|
|
|
|
||||||
ня |
f/ H ^0,4 |
В |
(предыду |
Л |
|
|
|
|
|
||||
щий |
элемент |
находится |
в |
|
|
|
|
|
|||||
44 |
|
|
|
|
|||||||||
состоянии 0), |
то потенци |
|
|
|
|
||||||||
ал |
UА в |
точке А |
также |
Mi—I |
|
|
|
|
|||||
примет |
значение, |
равное |
|
|
|
|
|
|
|||||
или меньшее 0,4 В. Вслед |
Рис. |
2.30. |
Схема |
базового |
элемен |
||||||||
ствие |
этого |
|
транзисторы |
||||||||||
Т\ и |
Т2 запираются, |
при- |
та |
Д Т Л |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
чем |
потенциал базы транзистора Т2 |
посредством |
диода |
Дб фиксируется на уровне, меньше 0,4 В: выходной сиг нал элемента будет иметь высокий уровень, что соответ
ствует логической единице |
( f 7 B ^ 2 , 4 В ) . |
|
|
|||
Если на все входные диоды |
Д 4 — Д 4 |
подать |
сигналы |
|||
высокого уровня (UB^2,4 |
В), |
то потенциал UA возрас |
||||
тает до 2,4 В, транзистор |
7\ откроется |
и, работая |
как |
|||
эмиттерный |
повторитель, |
обеспечит |
подачу |
на |
базу |
|
транзистора |
Т2 отпирающего положительного |
напряже |
||||
ния, переводящего его в режим |
насыщения; |
выходной |
сигнал элемента будет иметь низкий уровень — логичес кий нуль. '
По среднему времени задержки выходного сигнала рассматриваемая схема относится к среднескоростным интегральным твердым схемам и может применяться в устройствах, частота тактовых генераторов которых не превышает 1 МГц.
Недостатком данной схемы, как и вообще всех схем диодно-транзисторной логики, является наличие двух ис точников питания.
Промышленные образцы интегральных твердых схем Д Т Л содержат в одном-монокристалле, как правило, два базовых элемента.
На рис. 2.31 показаны образцы выпускаемых про мышленностью интегральных схем: на рис. 2.31а приве ден базовый элемент, в катаром схема Д Т Л реализована
79
зистора Т2, и схема перейдет в состояние логического ну
ля (L/H S^0,4 В ) .
Наличие в схеме дополнительных транзисторов Т 2 и Т3 улучшает ряд ее характеристик. Так, предварительное усиление тока базы транзистора Tik транзистором Tz обес печивает достаточно высокую нагрузочную способность (Л/=.10). Сравнительно высокое быстродействие схемы обеспечивается рассасыванием избыточного заряда в ба зе транзистора Г 2 через транзистор Tit имеющий в режи ме насыщения малое сопротивление; прохождение эмит-
терного тока |
транзистора |
Т3 |
через |
коллектор—базу |
||
транзистора Г 4 уменьшает время |
рассасывания избыточ |
|||||
ного заряда в базе транзистора |
Г 4 при выключении схе |
|||||
мы. .Каскадный выход схемы позволяет |
работать на ем |
|||||
костную нагрузку, так как |
переразряд |
эквивалентного |
||||
конденсатора |
происходит |
через |
малое |
сопротивление |
||
(разряд — через насыщенный транзистор |
а заряд — |
|||||
через транзистор Т3 и резистор |
& 100 Ом) . |
|
||||
По своим временным характеристикам схема ТТЛ об |
||||||
ладает примерно вдвое большим |
быстродействием, чем |
|||||
схема |
Д Т Л . Однако эти временные параметры обуслов |
|||||
лены |
не логической структурой |
схем, а |
их |
конкретным |
выполнением. Например, известны промышленные образ цы высокоскоростных интегральных схем Д Т Л (t3cpm ж 10 не) как гибридных, так и монолитных. Рассмотрен ные схемы базовых элементов ДТ Л и ТТЛ имеют одина ковые значения параметров Un и UB, а следовательно, допускают совместную работу.
Помимо базового элемента с четырьмя входами, в си стемах ТТЛ применяются базовые элементы с двумя, тре мя и восьмью входами (рис. 2.33). В зависимости от чис ла входов базового элемента в одном монокристалле ин тегрируются: или четыре двухвходовые схемы, или три трехвходовые схемы, или две четырехвходовые схемы, или одна восьмивходовая схема. Такое многообразие схем базовых элементов значительно расширяет возмож ности их применения, так как позволяет более экономич но строить различные переключающие устройства.
В зависимости от вида корпуса, в котором распола гается монокристалл, интегральные твердые схемы типа
Д Т Л и ТТЛ имеют различные рабочие |
температурные |
диапазоны: — 60-Н +125°С; —50-Ь + 85°С; |
— 10Ч- + 70°С. |
Так, интегральные твердые схемы ТТЛ, выпускаемые в пластмассовом корпусе (рис. 2 . 34с), рассчитаны на ра-
8 1