3. Правила схемного включения лэ.

Ограничение по нагрузочной способности ЛЭ задаётся максимальным числом входов ЛЭ той же серии, которые можно подключить к выходу данного элемента. Различные элементы различных серий имеют коэффициент разветвления по выходу Краз=5-20, типовое значение -10. Специальные буферные ЛЭ имеют Краз30.

Неиспользованные входы И в большинстве серий не должны оставаться ни к чему не подключёнными. В ТТЛ - сериях сигнал от свободного входа воспринимается элементом как логическая «1», но при этом снижаются помехоустойчивость и быстродействие ЛЭ. В сериях ТТЛ неиспользованные И - входы либо объединяют с другими, если при этом не превышается допустимая нагрузка источника сигнала, либо подключают к источнику логической «1». В качестве последнего используют или элемент И-НЕ, входы которого заземлены, или резистор с сопротивлением 1 кОм, подключённый к источнику питания +5В. К такому источнику разрешается подключать до 20 неиспользованных входов И.

В КМОП-элементах ни в коем случае не должно быть свободных входов. Их можно подключать к источнику питания без резистора или объединять с рабочими.

Неиспользованные входы ИЛИ в любых сериях должны быть соединены с логическим «0», т.е. с общим проводом.

Если некоторые ЛЭ, входящие в состав корпуса, не используются, то на входы неиспользуемых ЛЭ ТТЛ - серий нужно подать такие сигналы, чтобы на их выходах была «1»: в таком состоянии ЛЭ потребляют меньший ток и его можно использовать как источник логической «1».

Неиспользуемые КМОП-элементы можно фиксировать в любом состоянии, только не оставлять в безразличном.

4. Разновидности лэ ттл. Лэ с открытым коллектором и тремя состояниями выхода

Параметры и функциональные возможности ЛЭ зависят от выполнения выходного каскада. Наиболее часто используются пять типов схем выходных каскадов.

1. На рис. 2.2, а показан ЛЭ со стандартным выходом: напряжения Ua и Ub всегда изменяются в противофазе (если Ua имеет низкий уровень, то Ub – высокий; здесь высокий и низкий уровни означают значения напряжений, открывающих и закрывающих соответствующие транзисторы). Такой выходной каскад обеспечивает большой выходной ток, если открыт нижний транзистор (на выходе лог.0) и значительно меньший ток, если открыт верхний транзистор (на выходе лог.1), что обусловлено, в частности, наличием диода и ограничивающего ток резистора R (при коротком замыкании выхода ЛЭ на корпус он не выходит из строя). Этот выходной каскад, называемый сложным инвертором, в различных сериях может иметь различные модификации (различные значения R; вместо верхнего транзистора и диода может использоваться составной транзистор).

2. В ЛЭ с открытым коллектором (ОК) (рис.2.2, б) в качестве выходного каскада используется транзистор, коллектор которого не подключен к нагрузке. Этот транзистор может быть использован для управления элементами индикации, реле и другими устройствами, которые к тому же могут работать от других источников питания с напряжением до 30 Вольт и более. ЛЭ с ОК в отличие от ЛЭ со сложным инвертором (рис.2.2, а) допускают параллельное подключение нескольких выходов к общей нагрузке.

3. У выходных каскадов с общим эмиттером (ОЭ) эмиттер не подключен внутри микросхемы к общему выводу, а выведен отдельно, тогда как коллектор подключен к выводу, на который подается + 5 В. Такие элементы используются в интерфейсных ИС (например, в передатчиках 559ИП4, 1102АП2 и др.). Нагрузка к этим ЛЭ подключается между выводом эмиттера и общим проводом, т.е. выходной каскад представляет собой эмиттерный повторитель, обеспечивающий большой выходной ток.

4. Выходные каскады, представляющие собой изолированные транзисторы, позволяют выбирать схему их подключения к ЛЭ и нагрузке в зависимости от решаемой задачи.

5. На рис. 2.2, в показан ЛЭ с тремя состояниями выхода, имеющий управля-ющий вход OE (Output Enable – разрешение выхода). Высокий уровень сигнала на этом входе переводит оба выходных транзистора в закрытое состояние. При низком уровне сигнала ЛЭ с тремя состояниями работает так же, как ЛЭ со стандартным выходом.

В общем случае выходы обычных ЛЭ соединять между собой нельзя. Допускается соединение выходов, если между собой соединяются и входы, т.е. значения сигналов на входах и выходах ЛЭ всегда совпадают. Это делают для увеличения нагрузочной способности элементов.

Современные цифровые системы строятся по, так называемому, магистральному принципу, когда для взаимного обмена данными различные устройства подключены к единой для всей системы магистральной шине данных.

Для предотвращения конфликта сигналов устройства, подключенные своими выходами к магистрали, должны иметь возможность отключения от нее. Такую возможность и предоставляют ЛЭ с тремя состояниями выхода: два состояния – "0" и "1" как у обычных ЛЭ, а третье состояние – "отключено", когда элемент приобретает высокий выходной импеданс. К магистрали могут быть подключены и устройства, имеющие на выходе ЛЭ с ОК.

а) б) в)

Р ис.2.2. Разновидности логических элементов ТТЛ

Способ обмена с помощью магистралей помимо небольших затрат оборудования очень удобен для расширения системы, когда в процессе эксплуатации требуется подключение дополнительных устройств.

Примеры ЛЭ с тремя состояниями, имеющих высокую нагрузочную способность и называемых шинными формирователями (bus drivers), - микросхемы КР580ВА86, КР580ВА87.