|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Elementy logiczne od środka. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy Mikroukłady cyfrowe są przeznaczone do przetwarzania, przetwarzania i przechowywania informacji cyfrowych. Wydawane są w seriach. W ramach każdej serii znajdują się grupy urządzeń zjednoczonych według ich cech funkcjonalnych: elementy logiczne, wyzwalacze, liczniki, elementy urządzeń arytmetycznych (wykonujących różne operacje matematyczne) itp. Im szerszy skład funkcjonalny serii, tym większe możliwości urządzenia cyfrowego wykonanego w oparciu o mikroukłady tej serii. Mikroukłady zawarte w każdej serii mają jedną konstrukcję i konstrukcję technologiczną, jedno napięcie zasilania, te same poziomy sygnałów logicznych 0 i logicznych 1. Wszystko to sprawia, że mikroukłady z tej samej serii są kompatybilne. Podstawą każdej serii mikroukładów cyfrowych jest podstawowy element logiczny. Z reguły podstawowe elementy logiczne wykonują operacje AND-NOT lub OR-NOT i zgodnie z zasadą budowy dzielą się na następujące główne typy: elementy logiki diodowo-tranzystorowej (DTL). logika rezystancyjno-tranzystorowa (RTL), logika tranzystorowo-tranzystorowa (TTL), logika tranzystora sprzężonego z emiterem (ESTL), mikroukłady na tak zwanych komplementarnych strukturach MIS (CMDP). Elementy KMDP mikroukładów cyfrowych wykorzystują pary tranzystorów MIS (o strukturze metal-dielektryk-półprzewodnik) - z kanałami typu p i n. Podstawowe elementy innych typów są wykonane na tranzystorach bipolarnych. W amatorskiej praktyce radiowej najczęściej stosowane są mikroukłady serii TTL i KMDP. Na (ryc. 1) pokazano schemat podstawowego elementu logicznego AND-NOT TTL. Na wejściu elementu włączony jest tranzystor wieloemiterowy VT1. Jeśli do wszystkich jego emiterów zostaną przyłożone wysokie napięcia, złącze emiterowe tranzystora zostanie zamknięte. Jednocześnie prąd przepływający przez rezystor R1 i złącze kolektora tranzystora VT1 otworzy tranzystor VT2. Spadek napięcia na rezystorze R3 wystarczy do otwarcia tranzystora VT5. Napięcie na kolektorze tranzystora VT2 jest takie, że tranzystor VT3 jest zamknięty, a tranzystor VT4 jest odpowiednio zamknięty. W rezultacie na wyjściu elementu pojawi się napięcie niskiego poziomu odpowiadające logicznemu 0. Jeśli jednak do co najmniej jednego z wejść elementu zostanie przyłożone napięcie niskiego poziomu, wówczas złącze emitera tranzystora VT1 otworzy się, a tranzystory VT2 i VT5 zostaną zamknięte. Tranzystor VTZ otworzy się z powodu prądu płynącego przez rezystor R2 i wejdzie w tryb nasycenia. W związku z tym tranzystor VT4 otworzy się, a na wyjściu elementu pojawi się napięcie wysokiego poziomu odpowiadające logicznemu 1. Dlatego rozważany element pełni funkcję NAND. Skład mikroukładów serii TTL obejmuje również element logiczny AND-NOT bez obciążenia kolektora w stopniu wyjściowym. Jest to tak zwany element NAND z otwartym kolektorem. Jest przeznaczony do pracy z zewnętrznym obciążeniem, który może być używany jako przekaźniki elektromagnetyczne, urządzenia wskaźnikowe itp. Obwody z otwartym kolektorem są również stosowane w magistralach danych w przypadkach, gdy dwa lub więcej wyjść jest podłączonych do jednej linii fizycznej (Rysunek 1 ).
Przypomnijmy, że struktura CMDS jest idealnym przełącznikiem napięcia. Taki przełącznik zawiera dwa tranzystory MIS z kanałami typu p i n. Gdy do wejścia przełącznika zostanie przyłożone napięcie o wysokim poziomie, tranzystor n-kanałowy otwiera się, a p-kanałowy zamyka. Rysunek 2 przedstawia schematy podstawowych elementów AND-NOT (a) i OR-NOT (b) mikroukładów KMDP. Napięcie niskiego poziomu (logiczne 0) będzie na wyjściu elementu AND-NOT tylko wtedy, gdy napięcia wysokiego poziomu (logiczne 1) zostaną jednocześnie przyłożone do wszystkich wejść X1-X1. Jeśli napięcie na co najmniej jednym z wejść (na przykład X6) jest niskie, wówczas tranzystor n-kanałowy VT1 zamknie się, a tranzystor kanałowy VTXNUMX otworzy się, przez kanał, przez który jest wyjście elementu podłączony do źródła zasilania. Tym samym na wyjściu pojawi się napięcie wysokiego poziomu odpowiadające logice 1. Aby zaimplementować podstawowy element logiczny OR-NOT na strukturach CMOS, należy zamienić miejscami sekcje obwodu zawierające tranzystory połączone szeregowo i równolegle na rysunku 2,b.
Mikroukłady TTL są zaprojektowane dla napięcia zasilania 5 V ± 10%. Większość mikroukładów opartych na strukturach CMOS działa stabilnie przy napięciu zasilania 3-15 V, niektóre - przy napięciu 9 V ± 10%. Poziomy logiczne 0 i 1 powinny się jak najbardziej różnić. Istnieje próg logiczny 1 U1thor - najmniejsze napięcie wysokiego poziomu na wejściu mikroukładu, przy którym napięcie wyjściowe zmienia się z poziomu logicznego 0 na poziom logicznego 1, a także napięcie progowe logicznego 0 U0thor - najwyższe napięcie niskiego poziomu na wejściu mikroukładu, przy którym napięcie wyjściowe zmienia się z poziomu logicznego 1 na poziom logicznego 0. Zanim przejdziemy do szczegółowego rozważenia najczęstszych serii mikroukładów i opartych na nich urządzeń cyfrowych, zajmijmy się głównymi parametrami elementów logicznych. Obejmują one napięcie zasilania, poziomy napięcia logicznego 0 i logicznego 1, obciążalność, odporność na zakłócenia i prędkość, pobór mocy. Dla mikroukładów TTL serii U1por = 2,4 V; U0por \u0,4d 1 V. Napięcie niskiego i wysokiego poziomu na wyjściu mikroukładów TTL U2,4out>=1V, U0,4out<=XNUMXV. Dla mikroukładów opartych na strukturach CMOS U1por>0,7* Upit, U0por>0,3* Upit, ten sam czas odchylenia odpowiednio napięć wyjściowych U0out i U1out od zera oraz napięcia zasilania wynosi zaledwie kilkadziesiąt miliwoltów. Zdolność elementu do pracy na określonej liczbie wejść innych elementów bez dodatkowych urządzeń dopasowujących charakteryzuje się obciążalnością. Im wyższa nośność, tym mniej elementów może być potrzebnych przy wdrażaniu urządzenia cyfrowego. Jednak wraz ze wzrostem nośności pogarszają się inne parametry mikroukładów: zmniejsza się prędkość i odporność na zakłócenia, wzrasta pobór mocy. W związku z tym w ramach różnych serii mikroukładów istnieją tak zwane elementy buforowe o kilkakrotnie większej nośności niż elementy główne. Ilościowo nośność szacuje się na podstawie liczby obciążeń jednostkowych, które można jednocześnie podłączyć do wyjścia mikroukładu. Z kolei pojedyncze obciążenie jest wejściem głównego elementu logicznego tej serii. Wyjściowy współczynnik rozgałęzienia dla większości elementów logicznych serii TTL k155 wynosi 10, dla mikroukładów serii k561 KMDP do 100. Odporność na zakłócenia podstawowych elementów logicznych jest oceniana w trybach statycznym i dynamicznym. W tym przypadku odporność na zakłócenia statyczne jest określona przez poziom napięcia przyłożonego do wejścia elementu w stosunku do poziomów logicznych 0 i 1, przy których stan na wyjściu obwodu nie zmienia się. W przypadku elementów TTL odporność na zakłócenia statyczne wynosi co najmniej 0,4 V, a dla mikroukładów serii KMDP co najmniej 30% napięcia zasilania. Odporność na zakłócenia dynamiczne zależy od kształtu i amplitudy sygnału szumowego, a także od szybkości przełączania elementu logicznego i jego odporności na zakłócenia statyczne. Parametry dynamiczne podstawowych elementów ocenia się przede wszystkim na podstawie ich szybkości. Ilościowo prędkość można scharakteryzować graniczną częstotliwością roboczą, tj. maksymalną częstotliwością przełączania wyzwalacza wykonywanego na tych podstawowych elementach. Ograniczająca częstotliwość robocza układów TTL serii k155 wynosi 10 MHz. a mikroukłady serii k176 i k561 na strukturach CMDP mają tylko 1 MHz. Wydajność definiuje się w taki sam sposób, jak średni czas opóźnienia propagacji sygnału.
tsp.r.av.=0,5(t1,0zd.r+t0,1zd.r), gdzie t1,0zd.r i t0,1zd.r - czasy opóźnienia propagacji sygnału przy włączaniu i wyłączaniu Rys. 3. Średni czas opóźnienia propagacji sygnału jest bardziej uniwersalnym parametrem mikroukładów, ponieważ znając go. możliwe jest obliczenie prędkości dowolnego złożonego obwodu logicznego poprzez zsumowanie tzd.r.sr dla wszystkich połączonych szeregowo mikroukładów. Dla mikroukładów z serii K155 tsp.r.sr wynosi około 20 ns, a dla mikroukładów z serii K176 - 200 ns. Okazuje się, że moc pobierana przez mikroukład w trybie statycznym jest różna na poziomach logicznego zera (P0) i logicznej jedynki na wyjściu (P1). W związku z tym mierzony jest średni pobór mocy Рav=(Р0+Р1)/2. Statyczny średni pobór mocy podstawowych elementów serii K 155 wynosi kilkadziesiąt miliwatów, natomiast elementów serii K176 i K561 jest ponad tysiąc razy mniejszy. Dlatego w przypadku konieczności budowy urządzeń cyfrowych o niskim poborze prądu wskazane jest zastosowanie mikroukładów opartych na strukturach CMOS. Należy jednak pamiętać, że podczas pracy w trybie dynamicznym zwiększa się moc pobierana przez elementy logiczne. Dlatego oprócz Рср ustawiana jest również moc Рdyn, mierzona przy maksymalnej częstotliwości przełączania. Trzeba o tym pamiętać. że wraz ze wzrostem prędkości wzrasta moc pobierana przez mikroukład Autor: -=GiG=-, gig@sibmail; Publikacja: cxem.net
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Sterowanie komputerem za pomocą języka ▪ Przetwornik DC/DC Mean Well RSD-500 ▪ Analizator pojemności akumulatora kwasowego ▪ Sygnał alarmowy - w każdym domu
▪ sekcja witryny Spektakularne sztuczki i ich wskazówki. Wybór artykułów ▪ artykuł autorstwa Foma da Yerema. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego koale potrafią wydawać bardzo głośne i ciche dźwięki? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Briefingi na temat ochrony pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony