|
|
|
|
|
|
||
Наиболее распространенными в настоящее время серии цифровых микросхем это ТТЛШ и КМОП семейства. Основным достоинством микросхем КМОП серии является то, в статическом режиме они практически не потребляют электрической энергии. Однако при работе с тактовой частотой 1-2 МГц потребляемая ими мощность становится сравнимой с мощностью потребляемой маломощными ТТЛШ семействами К555 и К1533. .
(основные электрические параметры одинаковы для всех семейств, и этим обеспечивается их совместимость)
| Серия | ||||||
| Параметр | Обозн. | Единицы измер. | К155 | К555 | К531 | К1531 |
| Потребляемая мощность на логический элем-т | Pпот | мВт | 10 | 2 | 19 | 4 |
| Среднее время задержки распространения | tзд.р | нс | 9 | 9.5 | 3 | 3 |
| Энергия переключения | Эпот | пДЖ | 90 | 19 | 57 | 12 |
| Входной ток лог. 0 | Iвх0 | мА | 1.6 | 0.4 | 2 | 0.8 |
| Входной ток лог. 1 | Iвх1 | мА | 0.04 | 0.02 | 0.05 | 0.04 |
| Выходной ток лог. 0 | Iвых0 | мА | 16 | 8 | 20 | 20 |
| Выходной ток лог. 1 | Iвых1 | мА | 0.4 | 0.4 | 1 | 1 |
| Параметры нагрузки: сопротивление | Rн | кОм | 0.4 | 2 | 0.28 | 0.28 |
| емкость | Cн | пФ | 15 | 15 | 15 | 15 |
СИНУСОИДАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ
МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАР ОДИНОЧНОГО ДЕЙСТВИЯ
МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАР МНОГОКРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ
ЛИНЕЙНОЕ УСКОРЕНИЕ м/c2(q) 5000(500)
ПОВЫШЕННАЯ ТЕМПЕРАТУРА СРЕДЫ (град.) 75
ПОНИЖЕННАЯ ТЕМПЕРАТУРА СРЕДЫ (град.) -10
МНОГОКРАТНОЕ ЦИКЛИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ (град.) от -10 до +75
ПОНИЖЕННОЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ Па(мм.рт.ст) 670(5)
ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
МИНИМАЛЬНАЯ НАРАБОТКА, ч 50000
СРОК СОХРАННОСТИ, лет 15
Микросхемы следует применять и эксплуатировать в соответствии с ГОСТ 18725-83 и требованиями, изложенными ниже.
Допустимое значение статического потенциала 30 В. Микросхемы пригодны для монтажа в аппаратуре методом групповой пайки и паяльником.
Выходы логических элементов мс-м серий ТТЛШ, неиспользуемые согласно электрической схеме на аппаратуру, могут оставаться неподключенными. При этом должны быть исключены случайные воздействия на эти выводы электрических сигналов из-за помех, наводок, касаний, а также воздействия электростатического электричества.
Однако, в быстродействующих устройствах неиспользуемые выходы рекомендуются подсоединять через сопротивление 1 кОм к плюсовой клемме питания (до 20 входов к одному резистору).
На печатных платах с использованием микросхем серий ТТЛШ требуется установка блокирующих конденсаторов между цепью +5 В и общим проводом. Их число определяется одним-двумя конденсаторами емкостью 0.047...0.15 мкФ на каждые пять микросхем для серий К555 и К1531 и на каждые две микросхемы серии К531. Конденсаторы следует располагать на плате равномерно по возможности в непосредственной близости от микросхем потребляющих наибольшую мощность. Подводку цепей питания необходимо выполнять печатными проводниками увелченной толщины, или использовать специальные навесные латунные шины, или же отдельные слои фольги в многослойных печатных платах.
Классической структурой ТТЛ является схема базового вентиля И-НЕ серий серий 133, 155, SN54, SN74. Схема содержит входной каскад, реализующий функцию И, фазоинверсный каскад с источником тока и выходной каскад с активной нагрузкой. Входной каскад построен на многоэмиттерном транзисторе VT1, разработанном специально для нужд логический интегральных схем (ИС). Эмиттеры транзистора VT1 служат входами логического элемента и соединены с шиной нклевого потенциала через обратносмещенные антизвонные диоды VD1-VD4. Последние служат своего рода демпфером, защищая от отрицательного входного напряжения транзистор VT1. При поступлении хотя бы на один из эмиттеров потенциала, близкого к потенциала земли, через эмиттер начинает протекать почти весь базовый транзистора VT1, создавая на входе ток логического 0 Iвх0. Значение этого тока ограничивается сопротивлением R1. В такой ситуации ток коллектора VT1 пренебрежимо мал и, следовательно, недостаточен для отпирания транзистора VT2 фазоинверсного каскада. При таком распределении токов транзистор VT5 заперт, а VT4 отперт, обеспечивая на выходе уровень напряжения близкий к напряжению питания.
Если же на все эмиттеры транзистора VT1 подать напряжение Uвх1, равное примерно половине напряжения питания Uп, то эмиттерные токи VT1резко сократятся (входные токи лог.1), а базовый ток уйдет в коллектор, создавая на базе транзистора VT2 потенциал, близкий к потенциалу Uп. В таком случае транзистор VT2 фазоинверсного каскада откроется, запирая при этом VT4 и отпирая VT5. Включенный в коллекторную цепь VT4 диод VD5 создает при отпирании транзистора VT5 между базой и эмиттером VT4 разность потенциалов, меньшую напряжения отпирания VT4. Иными словами разность потенциалов между базой транзистора VT4 и выходом логического элемента распределяется между участком база-эмиттер VT4 и диодом VD5. Таким образом за счет полного запирания транзистора эмиттерного повторителя и насыщения транзистора VT5 на выходе ИС формируется уровень напряжения примерно равный 0.4В. Это напряжение есть напряжение насыщения транзистора VT5 и является выходным напряжением логического 0 Uвых0.
Переключение логического элемента из одного состояния в другое сопровождается переходом одного из транзистроров VT4, VT5 в открытое состояние, а другого в закрытое. При этом переход осуществляется синхронно и, следовательно в некоторый момент времени оба транзистора оказываются в открытом состоянии - это связано с тем, что переход транзистора из открытого состояния в закрытое происходит значительно медленне противоположного процесса. В момент, когда оба транзистора открыты, через элемент протекает значительный сквозной импульсный ток. Поэтому требуется принимать специальные меры по защите от возникающих помех по цепям питания.
Основной причиной, ограничивающей быстродействие логических элементов указанных серий является медленный процесс закрывания насыщенных биполярных транзисторов. Для преодоления этого недостатка были разработаны серии микросхем с диодами Шоттки, включенными параллельно коллекторному переходу транзисторов и осуществляющих нелинейную отрицательную обратную связь.
Идея использования нелинейной отрицательной обратной связи для повышения быстродействия транзмсторных ключей заключается в следующем. Известно, что время, затрачиваемое на формирование фронта выходного импульса, определяется временем рассасывания инжектированных неосновных носителей, когда транзистор выходит из насыщения в область отсечки (из включенного состояния в выключенное). Поэтому разумным является решение предотвратить вхождение транзистора в режим глубокого насыщения. Это может быть достигнуто путем приложения к участку коллектор-база запирающего напряжения. В случае если между базой и коллектором включить диод Шоттки, подсоединенный анодом к базе, то при отпирании транзисмтора на коллекторе в некоторый момент времени установится потенциал, отпирающий диод Шоттки. Напряжение отпирания диода Шоттки 0.4 - 0.5 В, т.е. меньше чем падение на переходе коллектор-база и, следовательно, диод откроется раньше, чем переход база-коллектор. Таким образом, коллекторный переход оказывается запертым и режим насыщения исключается. Кроме того, из-за отсутствия в них явления инжекции и накопления неосновных носителей сами диоды Шоттки являются очень быстродействующими, что и иобуславливает эффективностььтакой нелинейной обратной связи.
Вторым технологическим усовершенствованием в современных ТТЛШ логических элементов является уменьшение размеров элементов. Это позволяет резко сократить паразитные емкости схемы и увеличит быстродействие за счет уменьшения постоянной времени RC цепочек.