Главная | Обратная связь

Тема. Цифрові ІМС та їх загальні параметри

Цифрові інтегральні мікросхеми ЦІМС призначені для перетворення та обробки дискретних сигналів. Основою для їх побудови є електронні ключі, які мають тим властивістю, що вони можуть знаходитися в одному з двох станів і їх дія полягає в переході з одного стану в інше під впливом вхідних сигналів. Одному з двох станів ключа відповідає одне з двох фіксованих значень вихідної електричної величини, наприклад, високий чи низький потенціал, наявність або відсутність імпульсу. Так як ці величини можуть приймати 2 дискретних значення, то вони є двійковими змінними.

Більшість ЦІМС відноситься до потенційних, сигнали на входах або виходах яких представляють собою високий чи низький рівень напруги. Цим двом рівням напруги ставляться у відповідність логічні 1 і 0. Залежно від кодування сигналів розрізняють позитивну і негативну логіки (Таблиця 1.)

Таблиця 1.

При позитивній логіці високому рівню напруги ставиться у відповідність логічна 1, а низькому-логічний 0, При негативній логіці навпаки.

За функціональним призначення ЦІМС поділяються на підгрупи : логічні елементи ЛЕ , тригери , елементи арифметичних і дискретних пристроїв та інші. Усередині кожної підгрупи мікросхеми поділяються на види , наприклад види логічних елементів: І , АБО , І -НЕ , АБО -НЕ і т.д.

Цифрові інтегральні мікросхеми випускаються серіями. До складу кожної серії входять мікросхеми , що мають єдине конструктивно- технологічне виконання , але які відносяться до різних підгруп і видам . Залежно від схемотехнической реалізації ІЛЕ діляться на такі типи: транзисторної логіки ( ТЛ ) , діод- транзисторної логіки ( ДТЛ ) , транзисторних- транзисторної логіки ( ТТЛ ) , транзисторної логіки на МОП - транзисторах ( МОП ТЛ ) . Параметри ЦІМС поділяються на статичні і динамічні . До статичних параметрів належать : вхідний U0вх і вихідний U0вих напруга логічного нуля , вхідний U1вх і вихідний U1вих напруга логічної одиниці , аналогічно струми логічного одиниці і нуля , коефіцієнт розгалуження по виходу Краз , що визначає число одиничних навантажень , які можна одночасно підключити до виходу мікросхеми ( одиничної навантаженням є один вхід основного логічного елемента даної серії інтегральних мікросхем ) ; коефіцієнт об'єднання по входу Коб , що визначає число входів мікросхеми , за якими реалізується логічна функція ; допустима напруга статичної перешкоди , характеризує статичну завадостійкість мікросхеми , тобто її здатність протистояти впливу сигналу, що заважає , тривалість якого перевершує час перемикання мікросхеми ; середня споживана потужність .

Статичні параметри визначаються за допомогою статичних характеристик , які знімаються при повільних змінах струмів і напруг. Ця обставина дозволяє нехтувати перехідними процесами в ІЛЕ . До статичних характеристик відносяться : передавальна U вих = f (Uвх ) при Iвих = 0 , зворотного зв'язку Uвх = f ( U вих ) при Iвх = 0 , вхідна Iвх = f (Uвх ) при Iвих = 0 і вихідна Iвих = f (Uвх ) при iвх = 0. Друга з названих характеристик практично не використовується так як сигнал, що надходить з виходу ІЛЕ на його вхід дуже малий.

На малюнку 59.1а показана передавальна характеристика инвертирующих ІЛЕ (наприклад І -НЕ , АБО -НЕ ) у припущенні , що їх характеристики ідентичні . Дійсно спостерігається розкид вказаних характеристик як за рахунок розкиду параметрів компонентів, що входять до складу ІЛЕ , так і за рахунок відмінності режимів окремих елементів. Тому передавальна характеристика для деякої сукупності однотипних елементів являє собою не одну криву , а деяку область , обмежену зверху і знизу двома граничними кривими.

Малюнок 59.2 .

При цьому U'вх max і U'вих max - максимальний і мінімальний рівні вихідного сигналу , який є хоча б у одного з елементів даного типу. Аналогічно розглядається U0вих max і U0вих min . На цьому ж графіку точками відзначені рівні вхідних сигналів: U0вх max - це такий рівень , при якому жоден з елементів даного типу не перемикається з 1 в 0 , U1вх min - рівень вхідного сигналу при якому на виході будь-якого елементу даного типу зберігається сигнал 0 . По цій характеристиці можна визначити запаси завадостійкості ІЛЕ досить провести прямі під кутом 45 градусів від точок перетину рівнів U1вих min і U0вих max з віссю ординат до перетину з віссю абсцис .

Порівнюючи отримані точки на осі абсцис зі значеннями U0вх max і U1вх min визначають запаси завадостійкості по нульовому U0пом і за одиничного U1пом сигналом на вході.

До динамічних параметрами, які характеризують властивості мікросхеми в режимі перемикання , відносяться: час затримки сигналу при включенні - інтервал часу між вхідними та вихідними імпульсами при переході U вих ІЛЕ від U1вих до U0вих , виміряний або на рівні 0,5 амплітуди імпульсу , або на рівні порогу чутливості ; час затримки сигналу при виключенні - інтервал часу між вхідним і вихідним імпульсами при переході U вих ІЛЕ від U0вих до U1вих , виміряний або на рівні 0,5 амплітуди імпульсу , або на рівні порогу чутливості ; середній час затримки.

Іноді в якості параметрів ІЛЕ призводять тривалості фронтів наростання і спаду вихідної напруги .

Тимчасові діаграми напруги на вході і на виході ІЛЕ показані на малюнку 3.

Малюнок 59.3.

СРС № 60