2.Преобразователи уровней
Преобразователи уровней – это специальные элементы ЦУ, предназначенные для обеспечения совместимости логических уровней разных семейств цифровых элементов.
Они должны удовлетворять следующим требованиям:
Сохранение преобразователем порогового уровня управляющего элемента;
Сохранение способа кодирования двоичных значений элементов (изменение);
Обеспечение заданных требований по нагрузочной способности и параметрам быстродействия;
Необходимость выполнения логических операций;
Обеспечение парафазных выходов;
И так далее.
Большинство ИС с высоким уровнем интеграции выполнены на основе КМОП технологии, среднего и малого уровня интеграции исполнены ТТЛ и ЭСЛ технологиями.
Имеется большое количество схем других типов с различными логическими уровнями сигналов. В составе серии ИС малой и средней степени интеграции имеется специально разработанные преобразователи уровней. В тех случаях, если необходимо разработать специальный ПУ, используют одну из следующих схем: делители напряжения, фиксаторы уровней, сдвигатели уровней, ключевые транзисторные схемы, схемы работающие на принулении переключающего тока, оптронные переключатели и трансформаторные схемы.
Преобразователи уровня ТТЛ-ЭСЛ выполняет операцию «И» над выходными переменными.
Пусть на всех входах Uвх=+3,6В. Потенциал базы транзистора VT1=4,3В, ϕЭ VT1 = +3,6В. Тогда VT1 открыт и работает в активном режиме. При этом на базу VT2 с делителя R2,R3 приложено напряжение больше, чем Uопорное, приложенное к базе транзистора VT3 с выхода схемы формирования Uопорного (R6, VT4, R7, VD5, VD4). Следовательно, VT2 открыт, VT3 закрыт, а на выходе преобразователя Uвых=-0,7В.
Если хотя бы на одном из входов Uвх=+0,2В, то потенциал базы VT1 = +0,9В, потенциал эмиттера VT1 +0,2В. На базу VT2 с R2,R3 приложено напряжение, меньше опорного. VT2 закрыт, VT3 открыт. Uвых=-1,6В.
3.Цепь питания
Типовой проблемой при построении цепей питания является наличие в цепях токовых импульсов, создаваемых сквозными токами выходных каскадов типа ТТЛ/ТТЛШ и КМПОТЛ, а так же токами перезаряда паразитных Cн, что свойственно и другим типам элементов. Возникновение токовых импульсов в цепях питания ведёт к тому, что сами ЦЭ становятся источниками помех для соседних, связанных с ними по цепям питания элементов.
Механизм возникновения импульсных помех по общим цепям питания:
Как проходит сквозной ток: импульс сквозного тока переключающегося ЛЭ протекает по цепи от источника питания через соединенный проводник линии питания с полным соц. Zн, через транзисторы выходного каскада, через соединительные линии корпуса Zз на корпус (землю).
При этом главную часть общего сопротивления цепи составляют индуктивные сопротивления линии питания и «корпуса». Сквозной ток создает на линии питания отрицательный импульс, на линии корпуса – положительный. Эти импульсы воздействуют на ЛЭ2.
Если ЛЭ2 находится в «0» состоянии (верхний транзистор выходного каскада закрыт, а нижний открыт), то положительный импульс с линии корпуса попадает через замыкающий резистор выходного каскада на выход ЛЭ и далее распространяется обычными сигнальными помехами, нарушая работу устройства. При состоянии «1» - отрицательные импульсы с линии питания.
Для борьбы с импульсными помехами по цепям питания стремятся обеспечить минимальные величины Zп и Zз, так же используют фильтрацию Uпит. Минимизация Zп и Zз обеспечивается конструктивными мерами, а для фильтрации напряжения питания между линиями Uпит и «корпусом» включают фильтрующие конденсаторы, которые создают путь протекания токов, минуя сопротивление.
Для фильтрации используются конденсаторы, имеющие малые индуктивности выхода.