2. Сравнительная характеристика разных типов имс

Все цифровые логические устройства в общих чертах похожи по своим принци­пам работы, но при этом они имеют массу отличий по характеристикам. Пони­мание терминологии, используемой для описания этих характеристик, необходи­мо для того, чтобы сравнивать и уметь отличать предназначение и основные па­раметры различных устройств. Зная свойства и ограничения каждого типа устройств, их можно разумно комбинировать, чтобы выгодно использовать пре­имущества того или иного типа для построения надежных цифровых систем.

Транзисторно-транзисторная логика является первым семейством логических устройств и применяется вот уже более 30 лет. Устройства на ТТЛ используют биполярные транзисторы. Данное логическое семейство включает в себя множе­ство элементов, которые используются в схемах с малой и средней степенями ин­теграции. С развитием технологии производства и улучшением характеристик элементов были разработаны различные серии устройств, которые маркируются по общему принципу.

Перед тем как присоединить друг к другу несколько устройств, необходимо знать, состояниями какого количества входов может управлять данный выход без потери работоспособности. Эта цифра называется коэффициентом разветвления.

Выходы с открытым коллектором и открытым стоком можно соединять вместе для реализации функции "монтажное И". Тристабильные выходы также можно присоединять друг к другу, чтобы несколько устройств могли коллективно ис­пользовать общий тракт прохождения сигналов, который называется шиной. В таком случае разрешается, чтобы одновременно только одно устройство меняло логический уровень сигнала, поступающего на шину (т.е. управляло шиной).

Наиболее быстрые логические устройства относятся к логическому семейству на эмиттерно-связанной логике (ЭСЛ). Эта технология также использует биполяр­ные транзисторы, но она не применяется так широко, как ТТЛ, потому что не имеет столь удобных входных/выходных характеристик.

Для построения логических функций можно применять канальные полевые МОП-транзисторы. Основные преимущества МОП-технологии — низкая мощ­ность рассеяния и высокая плотность упаковки элементов.

Использование комплементарных полевых транзисторов привело к созданию ло­гического семейства КМОП. Эта технология заняла доминирующие позиции на рынке благодаря очень низкой мощности рассеяния и конкурентоспособной ско­рости.

Постоянная необходимость уменьшения потребляемой мощности и размеров уст­ройств привела к появлению нескольких новых серий логических элементов, ко­торые функционируют от источников питания с напряжениями 3,3 и 2,5 В.

Логические устройства, которые используют сразу несколько семейств ИС, не мо­гут работать правильно, если напрямую соединены различные ИС. Чтобы обеспе­чить надежное функционирование аппаратуры, необходимо сначала рассмотреть характеристики входных/выходных токов и напряжений и при необходимости принять меры к их согласованию.

Технология КМОП позволяет цифровой системе управлять аналоговыми ключа­ми, которые называются передаточными вентилями. Эти устройства могут про­пускать или блокировать аналоговый сигнал в зависимости от цифрового логиче­ского уровня на своем разрешающем входе, сигнал на котором управляет ключом.