Основные типы логических элементов выпускаемых промышленностью.




В настоящее время промышленностью выпускается ИМС

· Транзисторно-транзисторной логики ТТЛ.

· Схемы на транзисторах с комплиментарной структурой металл-окисел- полупроводник КМОП.

· Элементарно-связанной логики.

Они отличаются

1. электрическими параметрами

2. схемотехническим построением

3. используемыми полупроводниковыми приборами

4. технологией использования

Каждая из типов ЭМС обладает достоинствами и недостатками: ЭСЛ-логика – наибольшее быстродействие (>1Ггц), однако имеет наиболее высокую потребляемую мощность, трудность сопряжения с ТТЛ и КМОП.

КМОП – очень малая величина потребляемой мощности, очень высокое входное сопротивление, наибольший коэффициент нагрузки, но более низкое быстродействие, чем ТТЛ-логика.

Современные цифровые схемы выпускаются в виде серий (комплектов) элементов. При этом все элементы в пределах данной серии взаимно сопрягаются друг с другом по уровням сигналов «0» и «1», по быстродействию, помехоустойчивости и другим параметрам.

В основу построения ЦС, входящих в одну и ту же серию заложен единый принцип построения логических схем. Причем может быть выделен фрагмент электрической схемы, повторяющийся многократно в составе более сложных схем в целом. Такой фрагмент называют базовой схемой.

Параметры промышленных ТТЛ и КМОП логических элементов.

Микросхемы оценивают по следующим основным параметрам: быстродействию, потребляемой мощности, энергии переключения, коэффициенту разветвления по выходу, коэффициенту объединения по входу, помехоустойчивости и т.д.

Быстродействие характеризуется максимальной частотой смены входных сигналов при которой еще не нарушается нормальное функционирование. Характеризуется временем задержки распространения от входа элемента к его выходу:

- интервал времени между входным и выходным импульсами, измеренными на уровне .

Здесь t 0,1 зд.р и t 1,0 зд.р – задержка распространения при включении и выключении элемента.

Временная диаграмма на выходе и входе логического элемента (инвертор):

 

 

Иногда пользуются близкими параметрами – временем задержки включения t0 ,1 зд и выключения t 1,0 зд, которые измеряются на уровнях 0,9 и 0,1 соответственно.

Потребляемая мощность Pп

где In – ток потребляемый ИС

E – напряжение источника питания

Здесь I0 n и I1 n – потребляемые ИС в нулевом и единичном состоянии на выходе.

Энергия переключения (энергия затрачиваемая на передачу одного бита информации)

.

С ростом частоты переключения мощность потребления ИС возрастет:

где Свн, Сн – внутренняя емкость и емкость нагрузки (пкф)

Fi,F0 – входная и выходная частота (МГц)

N – количество переключающихся выходов.

Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочный коэффициент) – характеризует нагрузочную способность ИС.

Краз – максимальное число входов элементов, которым можно нагружать выходы ИС без нарушения ее нормального функционирования.

Для схем КМОП Кн=90-100 для ТП-5-50.

Коэффициент объединения по входу Коб – определяет число логических входов, которые имеет микросхема. Логические элементы массового производства имеют 2,3,4 и 8 входов. Если необходимо большее число входов, то применяют специальные схемы - експандеры, либо используют несколько однотипных логических элементов, которые соединяют с учетом законов булевой алгебры логики.

 

Помехоустоичивость (шумовой иммунитет) – определяет допустимое напряжение помех на входах микросхемы. В зависимости от продолжительности помехи различают статическую и динамическую помехоустойчивость.

Статическая помехоустойчивость связана с помехами, длительность которых больше времени переходных процессов, а динамическую – с кратковременными помехами.

Статическая помехоустойчивость по низкому уровню:

U0пом =|U0вых.max-U0вх.max|

по высокому уровню:

U‘ пом =|U вых.min-U вх.min|

Где U0вых.max, U0вх.max максимально допустимое напряжение низкого уровня соответственно на выходе нагруженной и входе нагружающей микросхемы.

U вых.min, U вх.min, - минимальное напряжение высокого уровня соответственно на выходе нагруженной и на входе нагружающей микросхемы.

В справочнике приводится U0пом или U пом та что меньше.

 

Цоколевка цифровых ИМС

При разработке принципиальной электрической схемы и монтажной схемы устройства важно иметь данные о цоколевке применяемых интегральных схем. Эти данные представляют обычно в виде рисунка, на котором изображены все функциональные элементы, содержащиеся в одном корпусе ИМС, а также приводится нумерация их внешних выводов относительно ключа.

Ключ позволяет определить вывод 1.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: