2.8Узгоджувачі рівнів

При проектуванні цифрових пристроїв часто доводиться використовувати мікросхеми різних серій, які відрізняються за різними ознаками. Сумісне застосування різноманітних мікросхем викликає значні труднощі. На практиці найчастіше доводиться узгоджувати мікросхеми ЛЕ різних технологій і між собою, і з такими навантаженнями, як цифрові індикатори, дисплеї, лампи розжарювання тощо. Узгодження ЛЕ з такими елементами у загальному випадку можуть бути: логічними - для формування керуючих кодів; за струмом, залежно від сили і напряму на вході та виході, і за напругою - для узгодження вхідних та вихідних рівнів. Очевидно, що залежно від типу навантаження може виникати необхідність у поєднанні різних типів узгодження.

Спряження типів мікросхем пов’язане в першу чергу з необхідністю узгодження вхідних та вихідних рівнів напруг та струмів сигналів. Якщо, одним вузлам схеми за вимогою щодо швидкодії відповідають мікросхеми ЕЗЛ, то для інших є неприпустимою досить значна потужність, яку споживають ЛЕ ЕЗЛ, і тому для цих ЛЕ необхідні ЛЕ малопотужних серій. Крім електричного, також необхідно забезпечити й часове спряження різнотипних ЛЕ.

На практиці особливий інтерес викликають узгоджувачі рівнів типу ТТЛ КМОН.

Узгодження ТТЛ КМОН при однаковій напрузі живлення +5 В здійснюється безпосереднім під’єднанням виходу ЛЕ ТТЛ до входу ЛЕ КМОН. Оскільки на вході ЛЕ КМОН струм мізерно малий, узгодження за струмом забезпечується автоматично. Якщо потрібно збільшити швидкодію, можна використати більш потужне джерело вихідного струму. Однак узгодження за напругою вимагає додаткових заходів, які викликані тим, що мінімальний рівень ТТЛ (=2.4В) нижчий за мінімально припустимий рівень КМОН (=3.5В). Тому для підвищення запасу завадостійкості за виходом ЛЕ ТТЛ між його виходом і слід увімкнути узгоджувальний резистор 2...5 кОм залежно від серії ТТЛ.

Якщо джерела живлення обох ЛЕ різні, причому , що часто зустрічається на практиці, то при застосуванні ЛЕ ТТЛ з відкритим колектором, припустиме значення узгоджувального резистора визначається за формулами (2.3) і (2.4).

Тут: Е- напруга живлення

вихідні струм та напруга при лог.0, вихідні струм та напруга при лог.1 вхідні струми

( 2.0 )

( 2.0 )

Для узгодження типу ТТЛ КМОН при напрузі живлення останнього В застосовують мікросхеми узгоджувачів рівнів К564ПУ6, К564ПУ7 і К564ПУ8, які містять у своєму складі по шість елементів. Відмінною особливістю мікросхеми К564ПУ6 є наявність окремих для кожного каналу узгодження сигналів дозволу, з допомогою яких відповідний вихід елемента схеми може перейти у -стан.

Узгодження КМОН ТТЛ, тобто коли джерелом сигналу є вихід ЛЕ КМОН, а навантаженням - вхід ЛЕ ТТЛ, має певні особливості. Узгодження за напругою забезпечується автоматично внаслідок того, що при у ЛЕ КМОН для лог.1 ЛЕ ТТЛ і для лог.0 у ЛЕ КМОН ЛЕ ТТЛ. Значення струму при лог.1 ЛЕ ТТЛ (який тече у схему) дорівнює приблизно 0,1 мА, і якщо число n входів ЛЕ ТГЛ, що навантажують ЛЕ КМОН, не перевищує , узгодження за струмом при лог.1 забезпечується без додаткового збільшення навантажувальної здатності ЛЕ КМОН. Однак узгодження за струмом при лог.1 забезпечити автоматично не вдається через те, що cтрум ЛЕ ТТЛ майже дорівнює струму ЛЕ КМОН. Струм навіть одного ЛЕ ТТЛ (наприклад, серії 155 мА) перевищує струм ЛЕ КМОН, а отже, знижує навантажувальну здатність останнього. Узгоджувачами за струмом у даному випадку можуть бути мікросхеми КМОН 564ЛЕ5, 564ЛЕ6 і 564ЛЕ10, в яких всі входи для цього об’єднуються. Тоді навантажувальна здатність ЛЕ визначатиметься числом паралельно ввімкнених n -канальних транзисторів, і для розглянутих мікросхем узгоджувачів вона зростає у 2-4 рази.

У

Рис. 2.16 Узгодження КМОН-ТТЛ

випадку, коли напруги живлення , необхідно виконувати узгодження як за струмом, так і за напругою. Для цього використовують узгоджувачі рівнів (див. рис. 2.15-типу КМОН ТТЛ) – 564ЛН2 або 564ПУ4, які мають підвищену навантажувальну здатність за струмом. Ці мікросхеми можуть живитися від одного джерела живлення ЛЕ ТТЛ ( В). Оскільки В, та для запобігання руйнування узгоджувача застосована, схема захисту на діодах, яка допускає на своєму вході напругу до +15 В. Відповідно до типу ЛЕ ТТЛ обидва узгоджувачі можуть мати при В ( ) (для універсальних ЛЕ), (для малопотужних ЛЕ) і (для мікропотужних ЛЕ).

До узгоджувачів рівнів вхідних і вихідних струмів та напруг типу ТТЛ КМОН і належать ЛЕ-561ЛН2, 561ПУ4 і 564ЛА10. Останній, наприклад, має вихідний каскад з відкритим стоком, що забезпечує струм , достатній для під’єднання десяти входів ТТЛ серії.

Більшість біполярних мікросхем різних типів можуть сумісно використовуватись без застосування складних узгоджувачів (в окремих випадках з використанням узгоджуючих резисторів або подільників напруги). Цьому сприяє те, що за стандартні рівні вхідних і вихідних напруг у цих мікросхемах вибрані рівні ТТЛ. До них належать мікросхеми ТТЛШ, І²Л та комбіновані типу ТТЛ-І²Л і ТТЛ-ЕЗЛ. Виняток становлять мікросхеми ЕЗЛ-технології, як мають такі рівні напруг: живлення В і -2,0В, В і В. Електричне спряження ЛЕ ЕЗЛ із стандартними ЛЕ ТТЛ, ТТЛШ і І²Л здійснюється в основному за допомогою мікросхем узгоджувачів, які за своєю будовою є значно складнішими від узгоджувачів інших типів.

Мікросхеми К500ПУ124 і К500ПУ125 – це узгоджувачі типу ТТЛ ЕЗЛ і ЕЗЛ ТТЛ відповідно, а мікросхема К1800ВА4 - типу ТТЛ ЕЗЛ,