Основные логические функции

Сигнал на выходе логического элемента задерживается относительно входно­го сигнала. Эта задержка определяет не только быстродействие цифровых схем, но и их работоспособность. Время задержки принято определять по уровню 0,5U_вх и 0,5U_вых, как показано на рис. 12.1, При этом задержка переднего фронта импуль­сного сигнала может отличаться от задержки заднего фронта и в результате дли­тельность импульса на входе оказывается отличной от длительности импульса на выходе.

Мощность, потребляемая логической ИМС, обычно зависит от сигналов, по­данных на входы. Для сравнения потребляемой ИМС мощности пользуются поня­тием средней мощности Р_ср, потребляемой базовым логическим элементом во включенном и выключенном состояниях. Это позволяет сравнивать по потребля­емой мощности логические ИМС различных серий.

Серийные логические ИМС. В зависимости от технологии изготовления логи­ческие ИМС делятся на серии, отличающиеся набором элементов, напряжением питания, потребляемой мощностью, динамическим параметрам и др. Наибольшее применение получили серии логических ИМС, выполненные по ТТЛ (транзистор­но-транзисторная логика), ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика) и КМОП (компле­ментарная МОП логика) технологиям. Каждая из перечисленных технологий совершенствовалась, поэтому в каждой серии ИМС имеются подсерии, отличаю­щиеся по параметрам.

В ИМС, выполненных по технологии ТТЛ, в качестве базового элемента используется многоэмиттерный транзистор. Упрощенная схема логического эле­мента И-НЕ с многоэмиттерным транзистором VT1 приведена на рис. 12.2. Много­эмиттерный транзистор (МЭТ) отличается от обычного транзистора тем, что он имеет несколько эмиттеров, рас­положенных так, что прямое взаимодействие между ними ис­ключается. Благодаря этому пе­реходы база-эмиттеры МЭТ можно рассматривать как па­раллельно включенные диоды.

Второй транзистор VT2 яв­ляется инвертором сигнала, выполняющим функцию НЕ. Если хотя бы на один эмиттер МЭТ подан низкий уровень, то ток базы VT2 равен нулю и на кол­лекторе V Т2 будет высокий уро­вень. Для того чтобы напряже­ние на коллекторе V Т2 имело низкий уровень, необходимо па все эмиттеры МЭТ подать высо­кий уровень. Благодаря этому алгоритму реализуется функция И-НЕ. В более поздних сериях

ИМС, выполненных по технологии ТТЛ, использовался сложный инвертор с двуполярным ключом, а для исключения насыщения МЭТ применялись диоды Шотки с малым падением напряжения в прямом направлении (ТТЛШ).

Первым разработчиком ИМС по технологии ТТЛ является фирма Texas Instruments, которая выпустила ИМС серии SN74. Дальнейшие усовершенствова­ния этой серии были направлены на повышение быстродействия и снижение по­требляемой мощности. В табл. 12.2 приведены серии отечественных микросхем и их соответствие различным сериям микросхем SN74/54.

Основные параметры ИМС ТТЛ различных серий приведены в табл. 12.3. По сочетанию параметров наибольшее распространение получили ИМС серии SN74LS (серия 555). ИМС этой серии работают при напряжении питания +5В±5%.

В ИМС, выполненных по технологии ЭСЛ, в качестве базового элемента используется дифференциальный усилитель. Упрощенная схема логического

Таблица 12.2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: