- •Глава первая общие сведения об интегральных микросхемах
- •1.1. Интегральная микросхема-современный функциональный узел радиоэлектронной аппаратуры
- •1.2. Устройство интегральных микросхем
- •1.2.1. Полупроводниковые интегральные микросхемы
- •1.2.2. Пленочные интегральные микросхемы
- •1.2.3. Гибридные интегральные микросхемы
- •1.3. Микросхемы повышенного уровня интеграции
- •1.4. Функциональная классификация интегральных микросхем
- •2.2. Серии микросхем для аппаратуры радиосвязи и радиовещания
- •2.3. Серии микросхем для телевизионной аппаратуры
- •2.4. Серии микросхем для магнитофонов и электрофонов
- •2.5. Серии микросхем для линейных и импульсных устройств
- •2.6. Микросхемы для усилительных трактов аппаратуры радиосвязи и радиовещания
- •2.7. Микросхемы вторичных источников питания
- •2.8. Операционные усилители
- •2.9. Микросхемы компараторов
- •2.10. Особенности микросхем, имеющих общее функциональное предназначение
- •Глава третья применение аналоговых микросхем
- •3.1. Некоторые особенности построения аналоговых устройств на микросхемах
- •3.2. Радиоприемные устройства
- •3.3. Микросхемы в портативных магнитофонах
- •4.2. Логические микросхемы
- •4.3. Триггеры
- •4.4. Логические функциональные узлы
- •4.5. Регистры и счетчики
- •4.6. Счетчики-делители
- •4.7. Распределители импульсов
- •4.8. Сравнение серий цифровых микросхем
- •1)На микросхему
- •Глава пятая микропроцессоры и микросхемы памяти
- •5.1. Общее представление о микропроцессоре
- •5.2. Понятие об уровнях программного управления и представлении данных в микропроцессоре
- •5.3. Характеристика комплектов микропроцессорных бис
- •5.4. Микросхемы памяти. Общая характеристика
- •5.5. Микроэлектронные озу
- •5.6. Микроэлектронные пзу
- •Глава шестая цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи на микросхемах
- •6.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •6.2. Аналого-цифровые преобразователи
- •Глава седьмая применение цифровых микросхем в электронной аппаратуре
- •7.1. Особенности и основные области применения цифровых микросхем
- •7.2. Узлы индикации
- •7.3. Формирователи и генераторы импульсов
- •7.4. Цифровой частотомер с динамической индикацией
- •7.5. Генератор телеграфных знаков
- •7.6. Электронные часы
- •7.7. Микрокалькуляторы
- •Глава восьмая разработка радиоэлектронных устройств на микросхемах
- •8.1. Основные этапы разработки радиоэлектронных устройств на микросхемах
- •8.2. Вопросы конструирования радиоэлектронных устройств на микросхемах
- •Заключение
- •Приложение. Система обозначений микросхем
- •Список литературы
- •Редакция литературы по электронной технике
- •Микросхемы и их применение
4.7. Распределители импульсов
Распределители импульсов предназначены для пространственно-временного распределения тактовых импульсов. Простейшей реализацией распределителя импульсов является кольцевой регистр (рис. 4.52): с каждым очередным тактовым импульсом единица, предварительно записанная в первый триггер Гь передвигается в соседний триггер и т. д. С выхода последнего триггера по кольцевой обратной связи единица попадает в первый разряд. Число выходов распределителя, очевидно, равно числу триггеров в регистре.
Распределители могут быть построены и по другим схемам, например на основе счетчика и дешифратора [37].
4.8. Сравнение серий цифровых микросхем
При проектировании цифровых устройств одной из важных задач является выбор серий микросхем, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям к их быстродействию, энергопотреблению, помехоустойчивости, нагрузочной способности. Помимо этих показателей в расчет также принимают функциональный состав серий, конструктивное оформление, устойчивость микросхем к внешним воздействиям и их надежность.
Один из способов выбора серий заключается в сравнении их по наиболее важным функциональным параметрам.
Микросхемы ЭСЛ — наиболее быстродействующие: некоторые из них способны обеспечить работу цифровых устройств с частотой переключения более 100 МГц. Однако такие микросхемы потребляют от источника питания значительную мощность и характеризуются низкой помехоустойчивостью. Указанные особенности микросхем ЭСЛ необходимо учитывать при их применении. Например, малая длительность фронтов формируемых сигналов обусловливает необходимость использования для их неискаженной передачи согласованных соединительных линий, например, микрополосковой или коаксиальной. Низкая помехоустойчивость микросхем заставляет принимать специальные меры по их защите от воздействия наводок. Не случайно в состав некоторых серий введены приемники сигналов с линии, обладающие повышенной помехоустойчивостью. Параметры базовых элементов и виды микросхем некоторых серий ЭСЛ представлены в табл. 4.13 [2, 17].
Микросхемы ЭСЛ несовместимы по питанию и уровням сигналов с микросхемами других типов. Однако возможность согласования имеется. Для этого можно использовать микросхемы преобразователей уровней серий 100, К500, К187, которые согласовывают уровни микросхем ЭСЛ к ТТЛ.
Основная область применения ЭСЛ микросхем — цифровые устройства, работающие с частотой выше 50 МГц, которые не могут быть построены на основе микросхем других типов. В дальнейшем по мере повышения быстродействия ТТЛ микросхем область применения ЭСЛ микросхем будет смещаться в сторону устройств сверхвысокого быстродействия.
Таблица 4.13
Параметр а вид микросхем |
100 |
К137
|
К138
|
К187
|
223
|
229
|
234
|
К 500 |
|||||||
|
— 5,2 |
|
|
|
|
|
|
Uн.п, В |
— 2,0 |
—5 |
—5 |
—5 |
— 4 |
—5 |
— 5 |
U0BЫХ. В |
— 1,65 |
— 1,45 |
— 1,58 |
— 1 ,45 |
— 1,45 |
— 1 ,47 |
— 1,47 |
U1вых. В |
— 0,98 |
— 0,95 |
— 0,98 |
— 0,45 |
— 0,85 |
— 0,9 |
— 0,9 |
Uп, в |
0,125 |
0,03 |
— |
— |
0,15 |
0,16 |
0,16 |
tзд, р. ср, нс |
2,9 |
6 |
3,5 |
10 |
8 |
6 |
110 МГц |
Рпот, ср. мКт |
45 |
75 |
55 1) |
45 1) |
73 |
1300 2) |
1500 2) |
Kраз |
15 |
15 |
100 |
15 |
4 |
25 |
— |
ИЛИ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
|
ИЛИ — И |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
ИЛИ/ИЛИ — НЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
Исключающее ИЛИ/ИЛИ — НЕ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
RS-триггер |
|
+ |
+ |
|
+ |
|
|
D-триггер |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
7-триггер |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
Дешифратор |
+ |
|
|
|
+ |
+ |
|
Полусумматор |
|
+ |
|
|
+ |
+ |
|
Сумматор |
+ |
|
|
|
|
|
|
Устройство ускоренного переноса |
+ |
|
|
|
|
|
|
АЛУ |
+ |
|
|
|
|
|
|
Устройство контроля четности |
+ |
|
|
|
|
|
|
Регистр |
+ |
|
|
|
|
|
|
Счетчик |
+ |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
Преобразователь уровня |
+ |
|
|
+ |
|
|
|
Передающий элемент |
+ |
|
|
|
|
|
|
Приемный элемент |
+ |
|
|
|
|
|
|
1) Без нагрузки в выходном каскаде.
2) На микросхему.
Микросхемы ТТЛ и ТТЛШ характеризуются временными параметрами, лежащими в широком диапазоне значений. Это позволяет применять микросхемы ТТЛ в устройствах различного быстродействия высокого, среднего и низкого. Параметры базовых элементов и виды микросхем ТТЛ и ТТЛШ серий представлены в табл. 4.14. Микросхемы ТТЛ и ТТЛШ характеризуются сравнительно высокой помехоустойчивостью, что делает устройства на их основе более устойчивыми к сбоям от воздействия помех. Принимая во внимание свойства и возможности существующих ТТЛ микросхем, целесообразно рекомендовать их для широкого применения в устройствах работающих с частотой переключения до 20 (ТТЛ) и 50 МГц (ТТЛШ).
Микросхемы ДТЛ характеризуются средним и низким быстродействием (табл. 4.15). По помехоустойчивости они практически не отличаются от ТТЛ микросхем; как правило, совместимы с ТТЛ микросхемами по уровням сигналов. Применяются ДТЛ микросхемы в цифровых устройствах невысокого (сотни килогерц — единицы мегагерц) быстродействия.
Таблица 4.14
Параметр и вид микросхемы |
ТТЛШ |
ТТЛ |
|||||||||||||||||
|
530 |
К555 |
130 |
133 1 |
136 |
106 |
134 |
199 |
230 |
243 |
|||||||||
|
К531 |
|
LKI31 |
К155 |
К 158 |
|
|
|
|
|
|||||||||
UИ.П, В |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
3 |
|||||||||
U0вых, В |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,35 |
0,25 |
|||||||||
U'вых. В |
2,7 |
2,7 |
2,4 |
2,4 |
2,4 |
2,1 |
2,3 |
2,4 |
2,3 |
2,3 |
|||||||||
Uп' |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,5 |
0,4 |
0,4 |
0,25 |
|||||||||
tзд, р, ср, нС |
4,75 |
20 |
11 |
22 |
60 |
50 |
100 |
15 |
10 МГц |
10 |
|||||||||
Рпот. ср. мВт |
19 |
7,5 |
44 |
27 |
5 |
18 |
2 |
66 |
1,2 — 1,71) Вт |
31 |
|||||||||
Краз |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
— |
10 |
|||||||||
И |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
И — НЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
+ |
|||||||||
ИЛИ — НЕ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
НЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
+ |
|||||||||
И — ИЛИ — НЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|||||||||
Расширитель |
|
|
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
+ |
|||||||||
Дешифратор |
|
+ |
|
+ |
|
|
+ |
|
+ |
|
|||||||||
Мультиплексор |
+ |
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
Сумматор |
|
|
|
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
|||||||||
АЛУ |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
Компаратор |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
Устройство контроля |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
четности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
RS-триггер |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|||||||||
D-триггер |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|||||||||
JK-триггер |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|||||||||
Регистр |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
+ |
|
|||||||||
Счетчик |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
+ |
|
|||||||||
Формирователь импуль- |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
сов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
*) На микросхему
Микросхемы РТЛ (табл. 4.16) характеризуются низким быстродействием, малой потребляемой мощностью и низкой помехоустойчивостью. По уровням сигналов и напряжению питания микросхемы РТЛ несовместимы с микросхемами других типов. Предназначены для применения в цифровых устройствах низкого быстродействия (сотни килогерц) с жестко ограниченным энергопотреблением.
Микросхемы НСТЛ на МДП-транзисторах с р-каналом характеризуются низким быстродействием, большим энергопотреблением и повышенной помехоустойчивостью (табл. 4.17). Существенные особенности микросхем НСТЛ большинства серий: необходимость в относительно высоковольтных (до 27 В) источниках питания, высокие уровни сигналов, несовместимость с микросхемами всех рассмотренных выше типов.
Микросхемы на взаимно-дополняющих по проводимости канала МДП-транзисторах (КМДП) существенно отличаются по свойствам от микросхем на р-МДП-транзисторах. Они имеют положительное напряжение питания, потребляют на несколько порядков меньшую мощность, характеризуются при этом значительно большим быстродействием и более высокой помехоустойчивостью.
Функциональный состав серий 164, К564, содержащих микросхемы различных видов и разного уровня интеграции, позволяет применять эти серии для построения любых цифровых узлов с тактовой частотой до 1 МГц для серии 164 и до 5 МГц для серии К564 [17].
Таблица 4.15
Параметр и вид микросхем |
109 |
121 |
156 |
128 |
202 |
215 |
217 |
218 |
221 |
240 |
К511 |
UН.П, В |
3; 5 |
3; 5 |
3; 5 |
3 |
±4 |
±4 |
3; 6 |
6,3 |
4 |
3; 5 |
15 |
|
|
|
|
|
— 0,25 |
— 0,25 |
|
1,2 |
|
|
|
U°вьпс, В |
0,4 |
0,35 |
0,55 |
0,5 |
— 1,35 |
— 1,4 |
0,3 |
0,15 |
— |
0,5 |
1,5 |
U1 ВЫХ, В |
2,5 |
2,5 |
2,50 |
2,4 |
— 0,33 |
— 0,33 |
2,6 |
3,5 |
2,5 |
2,5 |
12 |
иа, в |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
— |
0,5 |
0,4 |
5 |
tзд, р, ср, нс |
60 |
50 |
35 |
16 МГц |
400 |
23 |
24 |
150 |
2 МГц |
55 |
225 |
Pпот, ср. МВт |
— |
— |
17 |
30 |
19 |
22 |
20 |
48 |
15 |
23 |
250 |
Краз |
5 |
5 |
6 |
6 |
3 |
5 |
4 |
— |
— |
4 |
25 |
И |
+ |
|
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
И — ИЛИ |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
И-НЕ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
И — ИЛИ — НЕ |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
+ |
|
|
НЕ |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
+ |
Расширитель |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
RS-триггер |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
+ |
|
JK-триггер |
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
+ |
Сумматор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
Дешифратор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Формирователь |
|
|
+ |
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
Усилитель |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
|
|
+ |
Регистр |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
Счетчик |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
+ |
Таблица 4.16
Параметр и вид микросхем |
114 |
115 |
201 |
21! |
231 |
Uип, В |
4 |
4 |
4 |
3 |
4 |
U0вых, В, не более |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,2 |
U1BblX, В, не менее Uп, В |
0,15 |
0,78 0,15 |
0,3 |
0,9 — 1,35 0,1 |
0,04 |
K раз |
4 |
4 |
2/10 |
4 |
4 |
tзд.р.ср., нс |
650 |
150 |
270 |
500 |
300 кГц |
РБОТ.ср , МВТ |
0,57 |
3 |
3,75 |
8 |
351) |
И |
|
|
+ |
|
|
ИЛИ |
+ |
|
|
|
|
И — ИЛИ |
|
+ |
|
|
|
ИЛИ — НЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
ИЛИ-НЕТ |
+ |
|
|
|
|
НЕ |
+ |
|
+ |
+ |
|
Расширитель |
+ |
+ |
|
|
|
RS-триггер |
+ |
+ |
|
+ |
|
Полусумматор |
+ |
|
|
|
|
Регистр |
+ |
|
|
+ |
|
Счетчик |
|
|
|
+ |
+ |