5.3.7. Сравнительная таблица основных параметров логических элементов
|
Логика
Параметр |
ДТЛ |
ТТЛ |
ЭСЛ |
ИИЛ |
МОП |
КМОП |
|
Pпот, мВт |
20–130 |
2–40 |
8–25 |
10–100 |
0,4–50 |
0,01–0,1 |
|
Uпит, В |
5; 15 |
5 |
–5,2 |
1–15 |
9–27 |
9–27 |
|
U0вых, В |
0,1–0,4; 1,5 |
0,4 |
–1,7 |
0,05 |
0,05–0,15 |
0,5 |
|
U1вых, В |
2,5–4,8; 13,5 |
2,4 |
–0,9 |
0,85 |
Uпит – (1,5–2,0) |
Uпит – (1,5–2,0) |
|
Уровень помехи, В |
0,7 |
0,6 |
0,2 |
0,1 |
до 8 |
до 8 |
|
Коб |
6 |
8 |
5–12 |
1 |
4–12 |
4 |
|
Краз |
8 |
10 |
15 |
1–5 |
10–20 |
до 100 |
|
tздр, нс |
10–50 |
4–50 |
1,5 |
100 |
400 |
500 |
|
Fmax, МГц |
20 |
10–50 |
550 |
10–100 |
1–10 |
1–10 |
Из всех логических элементов наибольшее быстродействие имеют элементы ЭСЛ, а элементы КМОП имеют наименьшее потребление, причем они же имеют лучшую нагрузочную способность.
Для выбора типа микросхем при построении электронного устройства обычно вначале определяют, какой из перечисленных в таблице параметров имеет первостепенное значение. Затем определяют следующий по значимости параметр и т. д.
В зависимости от заданных приоритетов и выбирается тот или иной тип микросхем.
5.3.8. Согласование в логических схемах
Необходимость в согласовании возникает:
1. При построении схем, содержащих интегральные логические элементы и дискретные элементы. Согласование производится с учетом входных и выходных ВАХ используемых элементов.
2. При построении сложных аналого-цифровых схем. Согласование аналоговой части схемы с цифровой частью осуществляется с использованием специализированных микросхем компараторов (например, К521СА1) или специальной схемы, в которой компаратор строится на микросхеме операционного усилителя (рис. 5.43).
|
|
|
Рис. 5.43 |
Схема содержит компаратор с двумя входами и последующий параллельный диодный ограничитель на диодах VD3, VD4. Входные сигналы U1 и U2 могут быть различны: если U1 – разнополярный аналоговый сигнал, то U2 подключается к корпусу; если U1 – однополярный аналоговый сигнал, то на U2 подается сигнал той же полярности, но с амплитудой примерно вдвое меньшей. Эта схема позволяет согласовывать не только аналоговые входы с цифровым выходом, но и цифровой входной сигнал с цифровым выходным, что необходимо при использовании разнотипных логических элементов. Таким образом, рассмотренная схема является универсальной. К недостаткам схемы можно отнести необходимость защиты операционного усилителя по входам (диоды VD1, VD2) и выходу (R3), достаточно большую инерционность и необходимость иметь для операционного усилителя собственный источник питания, который по номиналам отличается от источников питания согласуемых схем.
3. При построении схем на разнотипных логических элементах.
Согласование может быть осуществлено тремя способами:
а) с использованием рассмотренной (рис. 5.43) универсальной схемы;
|
б) с использованием дискретных элементов. Пример схемы согласования ТТЛ с ЭСЛ приведен на рис. 5.44. |
|
|
Рис. 5.44 |
Недостатком схемы является отсутствие гальванической развязки между входом и выходом. Для устранения этого недостатка вместо R2иR3можно поставить оптрон;
в) с использованием специализированных микросхем преобразователей уровня, некоторые из которых перечислены ниже.
|
К100ПУ125, К500ПУ125 |
ЭСЛ → ТТЛ |
|
К100ПУ124 |
ТТЛ → ЭСЛ |
|
К564ПУ4 |
КМОП → ТТЛ |
|
К564ПУ7, ПУ8 |
ТТЛ → КМОП |
|
Схема включения (рис. 5.45) в этом случае содержит три элемента, где А – логический элемент одного типа, В – схема преобразователя уровней, С – логический элемент другого типа. |
|
|
Рис. 5.45 |
Схемы преобразователей уровня требуют двух номиналов напряжения питания в соответствии с напряжениями питания согласуемых схем и являются более инерционными, чем согласуемые схемы.