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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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;


$

<!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