3.3 Режимы неиспользуемых входов
При разработке схемы электрической принципиальной устройства может возникнуть ситуации, при которой у одной или нескольких микросхем окажутся «лишние» (неиспользуемые в данном случае) входы. Например, необходимо получить конъюнкцию (или ее инверсию) пяти переменных. В стандартных сериях нет соответствующих элементов с пятью входами, и придется взять элемент с восьмью входами, у которого окажется три «лишних» входа. Принципиально возможно поступить следующим образом: не обращать внимание на «лишние» входы (т. е. оставить их разомкнутыми), подсоединить их к задействованным входам или подать на них некоторые константы.
Для КМОП и ТТЛ(Ш) неиспользуемые выходы разомкнутыми не оставляют. Для КМОП это строгая рекомендация, т. к. у них очень велики входные сопротивления и, следовательно, на разомкнутые входы легко наводятся паразитные потенциалы, которые могут изменять работу схемы. Для ТТЛ(Ш) строгого запрета на оставление разомкнутых входов нет, но это делать не следует, т. к. оно приводит к увеличению нагрузки на источник сигнала, что также сопровождается уменьшением быстродействия источника сигнала.
Таким образом, для КМОП и ТТЛ(Ш) режим неиспользуемых входов – присоединение к ним константам (логическим единицам или нулям), не изменяющим работу схемы для задействованных входов. При этом уровни напряжений U1 и U2 для КМОП совпадают с уровнями Ucc и «земли», к которым и подключают неиспользуемые входы. У элементов ТТЛ(Ш) уровень U1 на 1,5...2 В ниже уровня Ucc, поэтому для предотвращения пробоев неиспользуемые входы подключают к источнику питания Ucc через резисторы R (обычная рекомендация R=1кОм), причем к одному резистору разрешается подключать до 20 входов.
Примеры, иллюстрирующие перечисленные способы подключения неиспользуемых выводов микросхем приведены на рисунке 3.7.
|
Рисунок 3.7 – Режимы неиспользуемых входов логических элементов |
3.4 Выбор серии микросхем
Для построения устройств автоматики широкое применение находят цифровые микросхемы серии К155, которые изготавливаются по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). При всех своих преимуществах – высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости – эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы К555, принципиальное отличие которых – использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шотки. В результате транзисторы микросхем К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкость их p-n-переходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность в 4..5 раз.
Дальнейшее развитие серии ТТЛ – разработка микросхем серии КР1533. Основное эксплуатационное отличие их от схем серии К555 – в 1,5..2 раза меньше потребляемая мощность при сохранении и повышении быстродействия.
Средняя задержка распространения элементов микросхем серии К155, К555, КР1533 примерно 15..20. В случаях, когда требуется более высокое быстродействие, используют микросхемы серии КР531. Для сравнения основных параметров в таблице 1 приведены значения средней потребляемой мощности Pср и средней задержки tз.ср распространения микросхем ТТЛ указанных серий, а также стандартные значения входных Iвх и Iвых выходных токов и нагрузочной способности N указанных серий микросхем.
Таблица 1 – Основные параметры микросхем серии ТТЛ
Параметр |
Серия микросхем |
|||
К155 |
К555 |
К1533 |
КР531 |
|
Pср, мВт |
10 |
2 |
1,2 |
19 |
tз.ср, нс |
20 |
18 |
14 |
5 |
I0вх, мА |
1,6 |
0,4 |
0,2 |
2 |
I1вх, мА |
0,04 |
0,02 |
0,01 |
0,05 |
I0вых, мА |
16 |
8 |
8 |
20 |
I1вых, мА |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
1 |
N |
10 |
20 |
40 |
10 |