М. Нсанов - Цифровые устройства. Учебник для колледжей

У данного элемента есть одна интересная особенность (следите по табл. 1.4): при наличии постоянного сигнала 0 на одном входе сигнал с другого входа «проходит» на выход в прямом виде; а при наличии на одном входе постоянного сигнала 1 элемент инвертирует сигнал, поступающий на другой вход. Указанная особенность используется, в частности, в схеме исправления ошибок при передаче информации с помощью корректирующего кода Хэмминга (см. тему 3.24).

Рассмотренные микросхемы относятся к ИМС со средней степенью интеграции, которые имеют двухрядное расположение выводов (рис.1.15). БИС, СБИС и ГБИС обычно имеют 4-рядное расположение выводов (рис.1.16).

Нумерация этих выводов производится от « ключа» (рис.1.15 и 1.16) против часовой стрелки (рис.1.17а).

Не логические выводы часто снабжаются крестиками (рис.1.17б). К ним, в частности, относятся выводы для питания, которые обозначаются: положительный +U СС, отрицательный -GND(общий провод, от слова g rou nd – заземление), но они на рисунках ИМС изображаются довольно редко.

Познакомимся с основными параметрами ИМС, которые имеют значение при эксплуатации, ремонте и наладке цифровой аппаратуры.

U СС – напряжение питания. Для ИМС серии КР1533 и некоторых других оно составляет 5 В ± 10%.

U L(L – l ow – низкий) – напряжение низкого уровня(уровня логического 0) на входе U IL(I – i nput – вход) и на выходе U OL(O – o utput – выход). Для ИМС серии КР1533 нормой является: U IL –не более 0,8 В; U OL –не более 0,5 В.

U H(H – h igh – высокий) – напряжение высокого уровня(уровня логической 1) на входе U IHи на выходе U OH. Для ИМС серии КР1533 нормой является: U IH –не менее 2,0 В; U OH –не менее 2,7 В.

I L – ток низкого уровняна входе I ILи на выходе I OL. Для ИМС серии КР1533 нормой является I IL= -200 мкА; I OL= 8 мА.

I H — ток высокого уровняна входе I IHи на выходе I OH. Для ИМС серии КР1533 нормой является I IH= 20 мкА; I OH= -0,4 мА.

P B – потребляемая (рассеиваемая) мощностьна один вентиль (логический элемент НЕ): P B= (P L+ P H) /2, где P Lи P H – потребляемая мощность при наличии на выходе элемента соответственно низкого уровня логического 0 и высокого уровня логической 1. В статическом режиме для ИМС серии КР1533 нормой является P B= 1,2 мВт.

Следует иметь в виду, что для микросхем на биполярных транзисторах величины P Lи P Hотличаются довольно существенно, причем меньшей величиной является P H. Микросхемы на полевых транзисторах потребляют настолько малую мощность, что для них разницу между P Lи P Hпрактически можно не учитывать.

В динамическом режиме потребляемая микросхемой мощность возрастает, увеличиваясь с ростом частоты.

t P — время задержки распространения сигнала. Данная величина представляет собой промежуток времени между изменением сигнала на входе и соответствующим изменением сигнала на выходе. t Pявляется динамической характеристикой работы ИМС, по ней обычно судят о быстродействии микросхем. Очевидно, что при уменьшении t Pбыстродействие возрастает.

Различают время задержки распространения сигнала при включении t PHL(когда сигнал на выходе элемента меняется с 1 до 0) и при выключении t PLH(когда сигнал на выходе элемента меняется с 0 до 1). Эти величины для элемента НЕ показаны на рис.1.18.

В качестве примера приведем значения t PHLи t PLHдля микросхемы КР1533ЛН1: t PHL –не более 11 нс; t PLH –не более 8 нс.

К Н — нагрузочная способностьили коэффициент разветвления по выходу. Показывает, какое максимально допустимое количество элементов можно подключить к выходу каждого элемента данной микросхемы. Например, на рис.1.3 к выходу 3-го элемента присоединены три других элемента – 7-й, 8-й и 9-й. Допустимо ли это, вы можете сказать сами: обычные микросхемы ТТЛШ-структуры имеют К Н= 10.

U П – помехоустойчивость, которая оценивается в статическом и динамическом режимах. Статическая помехоустойчивость определяется максимально допустимой величиной повышения (относительно уровня 0) или понижения (относительно уровня 1) напряжения на входах, которое еще не приводит к изменению сигнала на выходе. Для микросхем серии КР1533 нормой является U П= 0,4В. Динамическая помехоустойчивость зависит от формы и амплитуды сигнала помехи, а также от скорости переключения микросхемы (быстродействия) и ее статической помехоустойчивости.

N – надежность. Ее обычно характеризуют максимально допустимым количеством отказов за единицу времени. Для микросхем серии КР1533 нормой является N = 10 —6 отказов в час.

Основными параметрами, позволяющими производить сравнение по качеству микросхем различных структур и серий, являются статическая потребляемая мощность и среднее время задержки распространения сигнала в пересчете на один вентиль. Для наглядности типовые значения Р Ви t Pприведены на графике (рис.1.19).

Из этого графика видно, что наихудшими параметрами характеризуются микросхемы ТТЛ-структуры. Поэтому в настоящее время интенсивно идет процесс их вытеснения микросхемами других структур. Однако следует иметь в виду, что в ныне функционирующей аппаратуре микросхемы ТТЛ-структуры (особенно ИМС серии 155) распространены очень широко и будут работать еще очень долго. Первым разработчиком ИМС по технологии ТТЛ является фирма «Texas Instruments», которая выпустила ИМС серии SN74 (аналог – серия 155).