5.2.5 Основные параметры логических элементов

1. Коэффициент объединения по входу (Коб) – это число входов МС, с помощью которых реализуется логическая функция.

2. Коэффициент разветвления по выходу (Краз) показывает, какое число входов МС этой же серии может быть подключено к выходу данного логического элемента. К_раз характеризует нагрузочную способность элемента.

3. Время задержки распространения сигнала. Различают время задержки при включении (t_здр^1,0) и при выключении (t_здр^0,1) логического элемента, а также среднее время задержки

t_{здр ср} = (t_здр^0,1 + t_здр^1,0)/2.

За t_здр^1,0 принимают интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе выходного напряжения от уровня "1" к уровню "0", измеренный на уровне 0.5 (рисунок 5.13).

За t_здр^0,1 принимают интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе выходного напряжения от уровня "0" к уровню "1", измеренный на уровне 0,5 (рисунок 5.13а).

4. Напряжение высокого U¹ и низкого U⁰ уровней (входные U_вх¹ и выходные U_вых⁰) и их допустимая нестабильность. Под U¹ и U⁰ понимают номинальное значение напряжения МС в статическом режиме (рису- нок 5.13б). Пороговые напряжения высокого U_пор¹ и низкого U_пор⁰ уровней (входные U_{вх пор}¹, U_вх.пор⁰ и выходные U_{вых пор}⁰, U⁰_{вых пор}). Под пороговым напряжением понимают наименьшее (U_пор¹) или наибольшее (U_пор⁰) значения соответствующих уровней, при котором начинается переход логического элемента в другое состояние.

а б

а – определение времени задержки переключения; б – определение

напряжений логического нуля и единицы

Рисунок 5.13 – Диаграммы к определению параметров ЛЭ

5. Помехоустойчивость. Статическая помехоустойчивость оценивается как минимальная разность между значениями выходного и входного сигналов данного уровня.

U_пом¹ = U_{вых. min}¹ - U_{вх. пор}¹ ;

U_пом⁰ = U_{вх. пор}⁰ – U_{вых. max}⁰.

6. Входные токи. Эти параметры определяют нагрузку, которую создает базовый элемент. Различают входные токи I_вх⁰ и I_вх¹ при подаче "0" и "1".

7. Потребляемая мощность – это средняя мощность, потребляемая схемой за достаточно большой промежуток времени:

Р_{пот ср} = 0.5(Р_пот¹ + Р_пот⁰).

8. Напряжение питания и допустимое отклонение от него.

В качестве примера рассмотрим параметры МС К155ЛАЗ (четыре двухвходовых элемента "2И-НЕ" в одном корпусе).

U_вых¹ – не менее 2.4В; U_вых⁰ – не более 0.4В; помехоустойчивость – U_пом = 0.4В; t_здр^1,0 – не более 15нс; t_здр^0,1 – не более 22нс; К_об = 2; К_раз = 10; I_вх¹ – не более 40мКА; I_вх⁰ - не более 1.6 мА; Р_пот – не более 78мВт; U_п = 5В  5%.

Контрольные вопросы к разделу 5.1 - 5.2

1. Основные логические функции. Логические элементы .

2. Теоремы алгебры логики.

3. Диодные, диод-транзисторные, транзисторно-транзисторные схемы реализации логических элементов.

4. Логические элементы на МД П транзисторах.

5. Основные параметры логических элементов.

5.3 Триггеры в интегральном исполнении

Используя логические элементы, можно реализовать основные импульсные и цифровые устройства. Одним из наиболее распространенных импульсных устройств, которое служит базовыми элементом для схем цифровой техники, является триггер. Триггер – это устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное переходить из одного состояния в другое под воздействием внешних сигналов. Триггер является устройством последовательного типа, т. е. устройством, у которого входные сигналы зависят не только от входных, действующих в данном такте, но и от предыдущего состояния схемы. Основу триггера составляет двухкаскадный усилитель, охваченный двумя ветвями положительной обратной связи. Как правило, сигнал с выхода второго каскада подается на вход первого и с выхода первого каскада на вход второго.

В настоящее время существует много разновидностей триггерных схем, которые отличаются логикой работы цепей запуска. Наибольшее распространение при реализации логических функций нашли R-S; T; D;J-K триггеры.

По способу управления различают синхронные и асинхронные триггеры. Асинхронный триггер изменяет свое состояние сразу же после поступления входных сигналов. Синхронные триггеры имеют дополнительный тактовый вход, и изменение их состояния происходит лишь с приходом тактового импульса. Кроме того, различают триггеры со статическими и динамическими входами. Входы управляемые потенциалами (уровнями напряжения), называются статическими, а управляемые перепадами потенциалов (фронтами импульсов напряжения) – динамическими.