3 Выбор элементной базы
Критерием выбора элементной базы интегральных схем является быстродействие.
В зависимости от внешней среды эксплуатации выпускаются семейства интегральных схем для применения в военной промышленности, автомобильной промышленности, общего назначения. В нашем случае выбираем семейства общего назначения.
В соответствии со вторым критерием выбираем стандартную технологию ТТЛ, учитывая доступность элементной базы и достаточное быстродействие. Напряжение питания у них Uип = 5В ± 10%. Отличаются полной электрической и конструктивной совместимостью однотипных ИС.
При выборе микросхем необходимо избегать применения ИС разных серий. Если это неизбежно, то лучше применять микросхемы с одинаковым напряжением питания. При использовании ИС различных типов в одном устройстве необходимо учитывать также нагрузочную способность различных элементов. [1]
3.1 Общие сведения о ттл
Интегральные схемы транзисторно-транзисторной логики (ИС ТТЛ) в настоящее время являются распространенными микросхемами, которые используются в качестве элементной базы ЭВМ. Сейчас усилия разработчиков и технологов ИС ТТЛ направлены на расширение функционального состава отдельных серий, усложнение выполняемых функций, улучшение рабочих характеристик ИС. Существуют следующие разновидности ИС ТТЛ:
- три ранние разновидности микросхем без применения p - n - переходов с барьером Шотки (стандартные или среднего быстродействия — С ТТЛ; маломощные — Мм ТТЛ; мощные — МТТЛ);
- две со структурами Шотки — ТТЛШ;
- три новые, перспективные, усовершенствованные ТТЛШ.
В настоящее время в аппаратуре можно встретить все перечисленные варианты микросхем ТТЛ. Напряжение питания у них одинаковое Uип = 5 В ± 10%, а входные и выходные логические уровни совместимы. Микросхемы ТТЛШ имеют улучшенные электрические параметры, но расположение выводов на корпусе остается прежним. Полная электрическая и конструктивная совместимость однотипных ИС из разных серий снимает многие проблемы развития и улучшения параметров аппаратуры и стимулирует наращивание степени внутренней интеграции вновь выпускаемых микросхем, когда на одном кристалле размещается все большее число функциональных узлов. Основная часть применяемых сейчас микросхем ТТЛ имеет средний уровень интеграции.
Для оценки различных серий ИС используется энергия переключения
Э=tзд.р∙Pпот.,
т. е. произведение задержки распространения (в наносекундах) на рассеиваемую мощность (в милливаттах) для базового логического элемента.
Быстродействие микросхем принято сравнивать по времени задержки распространения сигнала tзд.р, т. е. по интервалу времени от подачи входного импульса до появления выходного. За последние 20 лет энергия, затрачиваемая в элементе ТТЛ, была уменьшена со (120...140) пДж до (5...20) пДж. Основная часть такой экономии получена за счет многократного уменьшения времени tзд.р, т. е. увеличения быстродействия. Одновременно за это же время удалось снизить потребляемую мощность в (2…5) раз.
3.2 Схемотехнические решения