1.2. Описание реальной имс к155тл1

Рассмотрим свойства ИМС типа К155ТЛ1 - логического элемента на основе триггера Шмитта 2х4И-НЕ (рис. 2).

Рис. 2. Структура (а), передаточная (б), временная (в) характеристики ИМС К155ТЛ1

В микросхеме К155ТЛ1 содержится два логических четырех входовых элемента 2х4И-НЕ (рис. 2, а). Если для приема сигналов используется лишь один из четырех входов этого элемента, то входное напряжение U_вх подается на этот вход. Остальные три входа следует подключить к положительному полюсу источника питания – подать лог. 1.

Передаточная характеристика триггера Шмитта, реализующего логическую функцию ″НЕ″, приведена на рисунке 2, б.

Например, если мы подаем на вход элемента ″НЕ″ напряжение U_вх меньше, чем U_сраб, то схема воспринимает входной сигнал как уровень лог. 0, и на выходе останется исходный уровень лог. 1. Только при напряжении U_вх > U_сраб на выходе появится лог. 0.

Например, мы первоначально установили на выходе элемента ″НЕ″ лог. 0; для этого необходимо подать высокое напряжение на вход ЛЭ. По мере уменьшения входного напряжения U_вх изменение лог. 0 на лог. 1 на выходе произойдет при входном напряжении отпускания U_вх = U_отп, причем, U_сраб > U_отп.

Если входное напряжение ЛЭ U_вх = 0 (точка А), то выходное напряжение U_вых = U_лог1 = 3,4 В – напряжение высокого уровня. При повышении U_вх до 1,7 В выходной сигнал скачком уменьшается: переходит от точки Б к В. Выходное напряжение становится равным U_вых = U_лог0 = 0,3 В – напряжение низкого уровня. В связи с этим говорится, что напряжение срабатывания равно U_сраб = 1,7 В.

Дальнейшее увеличение входного напряжения не приводит к изменению U_вых.

Если входное напряжение постепенно уменьшать (от точки Г), то при U_вх = 0,9 В выходное напряжение скачком перейдет от низкого уровня к высокому (линия Д - Е). Это напряжение порога отпускания U_отп. При дальнейшем снижении напряжения U_вх до нуля мы возвращаемся в точку А характеристики.

В связи с вышесказанным, можно сказать, что логический элемент на основе триггера Шмитта имеет пороги срабатывания и отпускания, между которыми существует зона гистерезиса U_г = U_сраб − U_отп = 800 мВ. Эта зона симметрична относительно порогового напряжения обычного логического элемента (без гистерезиса), т.е. U_пор = 1,3 В ( ±400 мВ).

В связи с этим говорится, что передаточная характеристика подобного ЛЭ имеет входной порог U_пор = (U_сраб + U_отп)/2 = (1,7 + 0,9)/2 = 1,3 В при двух порогах срабатывания.

Заметим, что наличие петли гистерезиса предотвращает срабатывание триггера при наличии напряжения помехи U_пом, накладываемого на входное напряжение (рис. 2, б). Так, если бы гистерезис отсутствовал, то вблизи напряжения U_сраб любая помеха приводила бы к ложному срабатыванию схемы.

Временная характеристика ИМС приведена на рис. 2, в. Для данной микросхемы время задержки t_зд^1,0 = 27 мкс, а t_зд^0,1 = 22 мкс.

В качестве нагрузки подобной ИМС обычно применяется конденсатор С_н = 10 пФ или резистор R_н = 400 Ом.

При входном напряжении низкого уровня ток потребления равен 24 мА, при напряжении высокого уровня – 40 мА.