Шинный фиксатор уровня

В любой момент
времени не более чем одна из схем выдает сигнал на шину; иногда ни одна из схем
не является источником сигнала, и тогда шина оказывается в «плавающем» состоянии. Если к шине подключены входы быстродействующих КМОП-вентилей и шина
оставлена в плавающем состоянии надолго, то могут
происходить разные неприятности. В частности, из-за шумов перекрестных помех
и других эффектов на высокоимпедансной шине, пребывающей в плавающем со-
стоянии, может возникнуть напряжение, близкое к порогу переключения КМОП-
-схем по входу, что, в свою очередь, приведет к протеканию чрезмерно больших
токов по выходным цепям этих схем. По этой причине желательно соединять шины
резисторами с источником питания, чтобы при их переходе в плавающее состоя-
ние на них быстро устанавливался логический сигнал высокого уровня. Так обыч-
но и поступают.

Но резисторы, подтягивающие потенциал шины к напряжению питания, - не
такое уж хорошее решение: они стоят денег и занимают ценное «жизненное пространство» на печатной плате. В случае сверхбыстродействующих схем трудной
задачей является выбор сопротивления этих резисторов. Если сопротивление слиш-
ком велико и шина переходит в третье cocтояние с низкого уровня спгнала, то
изменение потенциала шины от низкого уровня до высокого происходит медленно
из-за большой постоянной времени RC, и напряжение на подключенных к шине
входах слишком долго остается вблизи порога переключения. Если сопротивление
резистора, подтягивающего шину к источнику питания, слишком мало, то схемы,
которым предстоит выдавать на шину сигнал низкого уровня, должны будут до-
пускать втекание в них со стороны выхода слишком большого тока.

Решение этой проблемы состоит в исключении резистора, подтягивающего
шину к источнику питания, и замене его активным шинным фиксатором уровня
(Bus holder circuit), показанным на рис. 8.7. В этой схеме нет ничего нового: это
— элемент с двумя устойчивыми состояниями с резистором R в одной из ветвей
петли обратной связи. Вывод INOUT данной схемы соединяется с сигнальной линией шины с тремя состояниями, уровень которой эта схема должна будет удержи-
вать. Когда схема, выдававшая на шину сигнал низкого или высокого уровня, запи-
рается и ее выход переходит в третье состояние, правый инвертор фиксатора уров-
ня удерживает сигнальную линию в ее прежнем состоянии. При изменении сигнала,
выдаваемого на линию, с низкого уровня на высокий или в обратном направлении
схема, служащая источником этого сигнала, должна допускать вытекание или вте-
кание со стороны ее выхода небольшого дополнительного тока, протекающего по
резистору R, чтобы преодолеть действие фиксатора уровня. Этот дополнительный
ток течет лишь короткое время, которое необходимо элементу с двумя устойчивы-
ми состояниями, чтобы переключиться из одного состояния в другое.

Сопротивление резистора R выбирается из соображений компромисса между
малым током, затрачиваемым на преодоление действия фиксатора уровня (боль-
шое значение R), и хорошей помехоустойчивостью удержания шины в текущем
состоянии (малое значение R). Приведем типичный пример: в случае 3.3-вольто-
вых КМОП-схем семейства LVC максимальное значение тока, который может быть
затрачен на преодоление действия фиксатора уровня, равно 500 мкА; поэтому
R = 3.3/0.0005 = 6.6 кОм.

Шинные фиксаторы уровня часто бывают встроены в такие ИС средней сте-
пени интеграции, как 8-разрядный шинный КМОП-буфер или приемопередатчик.
Для шинных фиксаторов уровня не требуется дополнительных выводов, и они
занимают очень мало места на поверхности кристалла, так что их можно иметь, по
существу, бесплатно. Нет никакой проблемы в том, чтобы к одной и той же линии
были подключены несколько (n) фиксаторов уровня при условии, что схемы, слу-
жащие источниками сигналов, выдаваемых на шину, допускают протекание по их
выходным цепям в течение нескольких наносекунд (при переключении) n-кратно-
го тока, затрачиваемого на преодоление действия всех фиксаторов уровня. За-
метьте, что в случае, когда к шине подключены ТТЛ-входы, применение шинных
фиксаторов уровня, как правило, не рационально.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: