4. Классификация ис по степени интеграции.
Функциональную сложность ИС принято характеризовать степенью интеграции, а именно: количеством элементов (часто транзисторов) на кристалле. Для количественной оценки степени интеграции используют формулу k = lgN, где N – число транзисторов.
Различают:
• ИС – К =< 2 (IC, Integrated Circuit);
• СИС – 2 < K =<3 (средней степени интеграции MSI (medium scale integration) ,
для аналоговых схем N < 500);
• БИС – 3 < K =<5 (LSI, large scale integration, для аналоговых N > 500);
• СБИС – 5 < K (VLSI, very large scale integration).
Степень интеграции – число схемных элементов на 1 кристалле.
Функциональная сложность – число размещенных на 1 кристалле базовых ЛЭ или запоминающих элементов.
Типы выходов ис (с открытым коллектором, с открытым эмиттером, с тремя состояниями).
Базовый элемент транзисторно-транзисторной логики (принципиальная схема, работа элемента). Каким состоянием выходного каскада ис определяется нагрузочная способность элемента ис ттл?
1. Базовый элемент транзисторно-транзисторной логики
Основная особенность ИС ТТЛ состоит в том, что во входной цепи используется специфический интегральный прибор – многоэмиттерный транзистор. От обычных биполярных транзисторов он отличается тем, что имеет несколько эмиттеров (2, 3, 4, 8), объединенных общей базой. Эмиттеры расположены так, что непосредственное взаимодействие между ними через участок базы отсутствует. Поэтому многоэмиттерный транзистор можно рассматривать как совокупность нескольких транзисторов с объединенным коллекторами и базами (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Биполярные транзисторы с общей базой (Б) и коллектором (К); Э – эмиттер
Принципиальная схема базового элемента ТТЛ 155 серии приведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема базового вентиля 155 серии
Схема содержит три каскада: входной – R1, VT1, VD1 – VD4; фазорасщепительный – R2, VT2, R3, R4, VT3; выходной – VT4, VT5, VD5, R5. Диоды VD1 – VD4 носят название антизвонных и при нормальном использовании ИС смещены в обратном направлении, имеют очень большое сопротивление (по меркам ТТЛ схем), и не влияют на работу схемы.
При подаче на все входы высоких уровней напряжения ток базы VT1 переключается на базу транзистора VT2, открывая и насыщая его. Приращение напряжений на эмиттере и коллекторе VT2 находится в противофазе. В этой ситуации напряжение на эмиттере увеличится, на коллекторе – уменьшится. На выходе напряжение, равное падению напряжения на VT5 от втекающих токов подключенных входов. Когда хотя бы на одном из входов напряжение низкого уровня, ток базы транзистора VT1 течёт через эмиттер. Поэтому VT2 закрыт. При закрытом VT2 закрыт VT5, открыт VT4.
В момент смены входного сигнала с высокого уровня на низкий транзисторы VT2 и VT5 запираются, а транзистор VT4 и диод VD5 отпираются. Однако транзистор VT4 и диод VD5 начинают проводить чуть раньше момента, в который VT5 будет полностью закрыт. Это создает путь току по шине питания, резистору R5, транзистору VT4, диоду VD5, транзистору VT5 и проявляется в кратковременных, но заметных бросках тока в цепи питания. Резистор R5 ограничивает ток уровнем 30 mA (разберитесь, почему нельзя поставить резистор с большим сопротивлением, чем опасны броски тока!!!). Как защитное средство применяют шунтирование шин питания конденсаторами. Ставят керамический конденсатор емкостью возле каждого корпуса ИС из расчета 0,01 mkF на корпус ИС и один электролитический 0,1 mkF на плате. Подключенный резистор увеличивает выходное напряжение,
снижает быстродействие и нагрузочную способность (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Схема повышения уровня выходного напряжения
Для повышения нагрузочной способности и ряда других целей (управление внешними устройствами, выполнения логических операций и др.) выпускаются ЛЭ с открытым коллектором (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Схема ЛЭ с открытым коллектором
Для нормальной работы ЛЭ с открытым коллектором выходы необходимо подключать к шине питания через нагрузочный элемент (рис.2.5).
Рис. 2.5. Монтажное И ЛЭ с открытым коллектором
ЛЭ с открытым коллектором широко применяются для подключения индикации (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Подключение индикации к ЛЭ: А – в отрицательной логике, Б – в положительной логике
