13. Особенности применения цифровых микросхем
1.Особенности применения цифровых микросхем
В настоящие время практически все ЛЭ реализуются в виде интегральных схем (ИС). Это позволяет не только экономить пространство, но и снижать время задержки распространения сигнала, потребляемую мощность и стоимость элементов. Цифровые ИС представляют собой набор элементов, выполняющих определенные логические функции, на основе которых проектируются цифровые устройства.
13.1. Основные параметры микросхем
Все параметры ИС можно разделить на три вида:
статические;
динамические;
энергетические.
13.1.1. Статические параметры
1.
Входное напряжение высокого
и низкого
уровня. Диапазон логических уровней
входного напряжения определяется
следующим образом:
-
верхний уровень
,
-
нижний уровень
,
где
,
,
,
– минимальные и максимальные входные
напряжения высокого и низкого уровня.
2.
Входные токи
,
при входном напряжении низкого и высокого
уровня. Они протекают во входной цепи
ИС.
3.
Выходное напряжение высокого
и низкого
уровня. Диапазон логических уровней
выходного напряжения определяются
следующим образом:
-
верхний уровень
,
-
нижний уровень
,
где
,
,
,
– минимальные и максимальные выходные
напряжения высокого и низкого уровня.
4.
Выходные токи
,
при выходном напряжении низкого и
высокого уровня. Они протекают в выходной
цепи ИС.
5.
Напряжение переключения,
– напряжение на входе ИС, при котором
происходит её переход из одного
устойчивого состояния в другое. Диапазон
логических уровней напряжения переключения
определяется как
.
Номинальное напряжение переключения,
как правило, равно 0,5
.
6. Передаточная характеристика ЛЭ (рис. 13 .1) показывает взаимосвязь между входным и выходным напряжениями. На рис. 13 .1, а показана линейная аппроксимация границ передаточной характеристики, а на рис. 13 .1, б – среднее значение реальной передаточной характеристики при переходе ЛЭ из 0 в 1.
Рис. 13.1. Передаточная характеристика: границы (а), реальная характеристика (б)
7. При последовательном соединении ЛЭ необходимо, чтобы все последующие элементы надежно распознавали уровни выходного напряжения ЛЭ, стоящих перед ними. Производители логических ИС обычно указывают гарантированную статическую помехоустойчивость своих схем при наихудших условиях эксплуатации: по температуре, нагрузке, напряжению питания и т. д. Для оценки помехоустойчивости ИС используют параметр допустимое напряжение помехи. Допустимое напряжение помехи по высокому уровню напряжения определяют как
,
где
– минимальное выходное напряжение
высокого уровня рассматриваемого ЛЭ;
–
минимальное допустимое входное напряжение
высокого уровня последующего ЛЭ.
Допустимое напряжение помехи по низкому уровню считают разность
,
где
– максимально выходное напряжения
низкого уровня рассматриваемого ЛЭ;
–
максимально допустимое входное напряжение
низкого уровня последующего ЛЭ. В
справочниках приводят одну величину
,
,
ту, что меньше.
8. Коэффициент
разветвления по выходу,
характеризует нагрузочную способность
ИС. Этот параметр определяет максимальное
число входов данной серии ИС, которыми
можно нагрузить выход ИС без нарушения
её нормального функционирования.