Главная Радиоэлектронная аппаратура, аппаратура средств связи, приборы и устройства промышленного производства и самодельные электронные изделия



Выход

Рис 6.5. Электрическая схема логических элементов:

а - ТТЛ технологии; б - КМОП (КМДП) технологии. Un (Udd) - напряжение питания элемента

В табл. 6.9. приведены сравнительные характеристики основных серий цифровых микросхем широко используемых в настоящее время; ТТЛ, ТТЛШ и КМОП.

В табл. 6.10. приведены численные значения взаимной нагрузочной способности микросхем самых распространенных серий для упрощения расчетов числа нагружающих входов.

Микросхемы серий ТТЛ и ТТЛШ потребляют статический ток, сравнимый по величине с динамическим. На предельных скоростях работы токи потребления как для микросхем КМОП, так и для ТТЛ сопоставимы по уровням. Микросхемы ТТЛШ (серия К555) по быстродействию соответствует микросхемам ТТЛ серии К155. Однако потребляемый ток у серии К555 меньше в 5 раз.

Таблица 6.8. Логические уровни интегральных схем

Логические уровни. В

Тип микросхемы

Напряжение питания В

высокий (1)

низкий (0)

ТТЛ, ТТЛШ

5+10%

КМОП

2,5 < и < 5,0

0< и < 2,5

5,0 < и < 10

0<и<5

7,5 < и < 15

0 < и < 7,5



Таблица 6 9. Сравнительные параметры микросхем ТТЛ, ТТЛШ и КМОП

Технология

Серия

Зарубежный аналог

Напряжение питания V

Время

задержки при

включении

1з nS

К131

5+10%

К134

5± 10%

К155

5± 10%

ТТЛШ

К531

5± 10%

ТТЛШ

К555

74LS

5± 10%

КМОП

К176

CD4000A

9± 10%

КМОП

К561

CD4000B

3 15

КМОП

К564

3 15

Таблица 6 10 Взаимная нагрузочная способность логических элементов ТТЛ отечественных и зарубежных различных серий

Нагружаемый выход серии

Чисто псиклюмаемыч в\олов in серии

Нагружаемый выход серии

Число подключаемых входов их серии

K555

К155

К531

K555

К155

К531

74LS

74LS

К555

5

К155,

К555,

буферная

буферная

К531

К155

К531,

буферная

Логические КМОП-микросхемы допускают большой диапазон изменений напряжения питания: от 3 до 15 В (кроме серии К176) При питании пониженным напряжением значительно возрастает время задержки прохождения сигнала КМОП-микросхемы предпочтительно использовать в портативной аппаратуре ввиду существенно меньшим потреблением тока по сравнению с микросхемами ТТЛ. Микросхемы ТТЛ потребляют значительно больший ток от источника электропитания, чем их КМОП аналоги. Например, простейший ТТЛ элемент потребляет ток 8 мА, что примерно в 1000 раз больше потребления аналогичного КМОП-элемента, работающего с частотой 10 кГц. Однако с ростом рабочей частоты переключения, на частотах порядка 1 МГц мощность потребления КМОП-микросхемы резко возрастает и может даже превзойти потребление аналогичной ТТЛ микросхемы При питании от источника напряжения SV КМОП-микросхемы обладают большей помехоустойчивостью, чем их ТТЛ аналоги и поэтому КМОП-микросхемам следует отдавать предпочтение при разработке электронных устройств, работающих в условиях высокого уровня электромагнитных полей и на частотах не выше 1 МГц



6.5. Элементная база цифровых микросхем

БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИКРОСХЕМ ТТЛ л КМОП

Буфер предназначен для увеличения выходной мощности элемента, для согласования выходных и входных уровней сигналов микросхем различного типа. Существуют буферные усилители с передачей сигнала без инверсии и с инверсией. Буферы имеют один вход и один выход.

Инвертор преобразует логическую 1 на входе в логический О на выходе и логический О на входе в логическую единицу на выходе. Инвертор может выполнять функцию согласующего звена как буфер.

Логическая схема ИЛИ осуществляет операцию логического сложения сигналов, поступающих на вход схемы. На выходе схемы всегда имеется логическая 1, если логическая 1 имеется хотя бы на одном из выходов схемы. Логический О на выходе появляется лишь тогда, когда на всех входах одновременно имеется логический 0.

Логическая схема И-НЕ является инвертором. Если на всех входах схемы присутствует логическая 1, то на выходе схемы будет логический 0. Если хотя бы на одном из входов будет присутствовать логический О, то на выходе схемы будет логическая 1.

Логическая схема ИЛИ-НЕ. Сигнал на выходе является инвертитованным выходным сигналом схемы ИЛИ. Логическая 1 на выходе этой схемы будет лишь тогда, когда на всех входах схемы имеется логический О Если хотя бы на одном входе имеется логическая 1, то на выходе схемы будет сигнал логический 0.

Логическая схема ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ. Схема имеет на выходе логическую 1 только тогда, когда на одном из ее входов имеется логическая 1, а на другом входе логический 0. Если одновременно на двух входах схемы будет либо логическая 1, либо логический О, то на ее выходе будет логический 0.

Логическая схема И осуществляет операцию логического умножения сигналов поступающих на ее входы. На выходе схемы присутствует сигнал логической 1, если сигнал 1 присутствует на всех входах схемы. Если хотя бы на одном входе схемы имеется логический О, то на выходе схемы будет тоже логический 0.

Логические элементы с ОТКРЫТЫМ КОЛЛЕКТОРОМ. Схема элемента у которого выход с открытым коллектором (ОК) приведена на рис. 6.6. Для создания выходного перепада напряжения к выходу схемы с ОК необходимо присоединить внешний нагрузочный резистор R„ Микросхемы серий ТТЛ с ОК применяются для обслуживания светодиодов, сегментов светоиндикаторов и даже ламп накаливания с током потребления до 20 мА, рис 6.7. Для некоторых микросхем с ОК нагрузку R„ можно подключать к более высоковольтному источнику питания для использования с газоразрядными и электролюминесцентными индикаторами.

В табл 6 11 приведены символы основных (базовых) логических элементов цифровых микросхем, и их фафическое изображение, а так же таблицы истинности.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [78] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0139