Цифрова схемотехника - учебник

СЪДЪРЖАНИЕ
TOC \o "1-3" \h \z \u

HYP

HYPERLINK \l "_Toc184202981"
ТEМА 1. ЛОГИЧ
Е
С
КИ СХЕМИ НА КОМПЮТЪРНИ СИС
Т
Е
М
И

P
AGEREF _Toc184202981 \h
6

HYPERLINK \l "_Toc184202982"
Т 1/1. Логически схеми. Основни п
а
р
аметри. Видове логически с
х
е
м
и

P
AGEREF _Toc184202982 \h
6


\
l "_Toc184203003"
Т 2
/
1
.
Класификация на тригерните
У
С
Т
РОЙСТВА. Видове тригери в интегрално изпълнен
и
е
h

5
3



4
"

I. Общи сведения и класификация на интегралните тригери  PAGE
R
E
F _Toc184203004 \h
53

H
Y
P
E
R
L
INK \l "_Toc184203005"
II.


\
l "_Toc184203030"
II.

П
а
ралелни регистри  PAGEREF _
T
o
c
184203030 \h
118

3
031"
III. Последователни

р
е
г
и
с
т
р
и  PAGEREF _Toc184203031 \h

122
P
A
GEREF _Toc184203032 \h
1
2
4



H
YPERLINK \l "_Toc184203033"

\
l "_Toc184203056"
Тем
а

4
. ЦИФРОВИ ИНДИКАЦИИ, ЦАП и А
Ц
П
K

\l "_Toc184203057"
Т 4/1
.

Ц
и
ф
р
о
в
и индикации. Управление на и
н
д
и
катори  PAGEREF _Toc184203057 \h
182
2

3058"
І. Видове индикато
р
и

и

т
я
х
ното управление  PAGEREF _T
o
Л
О
ГИЧЕСКИ СХЕМИ НА КОМПЮТ
Ъ
Р
Н
И СИСТЕМИ
Т 1/1. Логически с
х
е
м
и. Основни параметри. Видове логически схеми
I
.
Общи сведения и класифика
ц
и
я

н
а

и
нтегралните схеми
Електронни
т
е

схеми Т 1/1. Логически схеми. Основни параметри. Видове логически

с
хеми
I. Общи сведения и кл
а
с
и
ф
и
к
а
ц
ия на интегралните схеми
Еле
к
3. Резистор
и
т
е, създавани по тази те
х
н
о
логия, са с големи толеранси

(
1
0-20%) и сравнително ниски стойности - до (10
-
5
0 k() и силно зависят от о
к
о
л
н
а
т
а

температура.
4. Като конденз
а
т
о
ри се използват капацитетите на p-n преходи, аналогични на преход
и
т
е база - колектор на транз
и
с
т
о
р
и
т
е
. Поради малките площи на те
з
- tз10 - вр
е
м
е за превключване на из
х
о
д
а от състояние 1 в състояние

;
- tф01 - продължителност на фронта при преми
н
а
ване на изхода от състояни
е

в

с
ъ
стояние 1;
- tф10 - продължи
т
е
л
ност на фронта при преминаване на изхода от състояние 1 в състоян
и
е
0;
Времената на превключв
а
н
е

с
ъ
о
-
tф01 - продължителност на ф
р
6. Работен
т
е
мпературен интервал. То
в
а

е областта от температури на

о
к
олната среда, в която интегралната схема може

д
а работи неограничено дълг
о
,

к
а
т
о

запазва всички свои параметр
и
.

Приети са два основни работни обхвата за произвежданите схеми: от

до + 70 (С за схеми с уни
в
е
р
с
а
л
н
о
приложение и от -55 до + 12
5
a
r
tSketch.Document 

Фи
г
.

5

Диодите D4 и D5 са винаги

о
т
пушени (необходимият ток се определя от резис
т
о
ра R2) и служат зФиг. 5

Д
и
о
д
и
т
е

D
4 и D5 са
ДДиодите D4 и D5 с
а

в
инаги отпушени (необходимият ток се определя от резистора R2) и с
л
у
жат за създаване на предна
п
р
е
ж
е
н
и
е
, което фиксира праговото ни
в
н
а
втори инверсен изход.
Н
е
д
остатъци - висока консумация
;
- ниска шумоустойчивост.

4. Инжекционни инте
г
р
ални схеми (интегрална инН
е
д
о
с
т
а
т
ъ
ци - висока консумация;
и
с
к
а шумоустойчивост.

4. Инжекционни интегрални схеми (интегрална и
н
ж
екционна логика - I2L)
н
и
с
к
а

ш
у
моустойчивост.

4. Инжекцион
н
Като основе
н

логически елемент на пр
о
и
з
вежданите цифрови интегрални

с
х
еми се използват елементите И-НЕ (NAND) или е
л
е
мент ИЛИ-НЕ (NOR). В завис
и
м
о
с
т

о
т
принципното му схемно решен
и
е
,
както и от използваните за неговото осъществяване компоненти и в
р
ъ
зките между тях съществува
т

р
а
з
л
и
ч
ни видове логика.
От всички
и
Iвх0 = (Uc

–
Ube1 – Uизх0)/ R1 ( 1,
1

m
A
(максималната възможна сто
й
н
о
ст е 1,6 mA),
където:
Ube1 е напрежението меж
д
у
базата и емитера на насит
е
н
и
я

т
р
а
нзистор T1;(максималната въз
м
о
ж
на стойност е 1,6 mA),
където:
Ube1 е напрежението между базата и

е
митера на наситения транзи
с
т
о
р

T
1
;
Uизх0 - изходното напрежени
е
II. Статичн
и

параметри на ТТЛ елемен
т
и
т
е. Характеристики
1. Парамет
р
и
.
Ниво на сигнала
Параметрите на логическите е
л
е
менти характеризират експл
о
а
т
а
ц
и
о
н
ните им свойства и в повечет
о

с
лучаи те са напълно достатъчни за проектиран1. Параметри. Ниво на

с
игнала
Параметрите на логи
ч
е
с
к
и
т
е

елементи характеризират експ
л
Предавателн
а
т
а характеристика на осн
о
в
н
ия логически елемент е даден
а

н
а фиг. 7.
Ф
и
г
. 7

Изходно състояние
При

в
х
о
д
н
о

напрежение, равно на нула, н
а

и
зхода на логическия елемент има сигнал логическа единица. В този
с
л
учай транзисторът T1 е нас
и
т
е
н

и

н
апрежението в базата на T2 е

и
т
ензапушенактивензапу
ш
е
з
апушенактивензапушенUизх.
>
а
к
тивензапушенUизх.>2,4VII
запушенUиз
х
.
>2,4VIIнаситенUизх.>
2
,
4
VIIнаситенактивенактиве
н
з
апI
IIнаситенн
а
с
итенактивенактивенза
п
у
ш
еактивенактивензапушен0,4
V
(
U
активензапушен0,4V(Uизх.<2,4запушен0,4V(Uи
з
х
.<2,4IIIа0,4V(Uизх.<2,
4
I
I
I
активенактивенактивенIV
и
н
в. вкл
в
е
нааактивенактивенак
т
и
в
енIVиактивенактивенI
V
и
нв. вкл.
активенI
V
инв. вкл.наситенIIV
и
н
в. вкинв. вкл.наситензапуш
е
н
наситенUизх
наситензап
у
ш
еннаситенUизх.<запуше
н
н
аситенUизх.<0,4V
Пнаситен
U
и
зх.<0,4V
ПредаватеUизх.<0,4V
Предавателна
т
а
характеристика
ППредавате
л
н
ата характеристика зави
с
и

от температурата на околната

с
р
еда, от стойността на захранващото напрежение

и
от големината на товарния

т
о
к
.
3
. Входна характеристика
Вход
н
а
т
а характеристика дава зависимостта между входния ток и входното н
а
п
режение. Тъй като входът н
а

с
х
е
м
а
т
а е разделен от изхода чрез
с
б) При логи
ч
е
ска нула на изхода на л
о
г
и
ческия елемент
В този случай

т
р
анзисторът Т4 на логическия елемент е наситен

и
изходният ток протича пре
з

н
е
г
о

к
ъм маса. При ненатоварен изх
о
д

типичната стойност на изходното В този случай транзисторът Т4 на
л
о
гическия елемент е наситен

и

и
з
х
о
д
ният ток протича през него к
ъ
Най-широко
р
а
зпространени са пластма
с
о
в
ите корпуси, а за ТТЛ интегр
а
л
н
ите схеми това е корпусът ТО116 с 14 извода,
п
о
дредени в два реда. Този к
о
р
п
у
с

е

познат под името DIL (Dual i
n

l
ine). Стъпката му е 2,54 mm.

Изводите се номерират по начина, по
к
а
зан на фиг. 1, като корпус
ъ
т

с
е

г
л
еда от страната на надписа.
О
И – елемент
и

от АЛУ и др.
Групата на

л
о
гическите елементи включва:
И

–
елемент И; Л – елемент ИЛИ;
Н –Групата на ло
г
и
ческите елементи включва:
И

–

е
л
е
м
ент И; Л – елемент ИЛИ;
Н –
е
л
е
мент НЕ; С – елемент И-ИЛИ;
А – елемент И-НЕ; Б – елемент И-НЕ, И
Л
И
-НЕ;
Е – елеменИ – елемент

И
;
Л

–

елемент ИЛИ;
Н – елемент НЕ;
S – схеми с

м
ного високо бързодейств
и
е

с диоди на Шотки;
LS – схеми

с

малка консумация с диоди на Шотки;
00 – поред
е
н
номер на интегралната схе
м
а
;
N

–

изпълнение на корпуса.
III.
Х
а
р
актеристики на основния ТТЛ елемент И-НЕ
ХарLS – схеми с малка ко
н
с
умация с диоди на Шотки;

–

п
о
р
е
ден номер на интегралната сх
е
74L00
K158Л
А
З
K1K158ЛАЗ74H00
K
1
3
1ЛАЗtз01 (t74H00
K131ЛАЗ
t
з

1 (tK131ЛАЗtз01 (tз01max), ns11t
tз01 (tз01m
a
x
), ns11 (22)9 (15)31
4
,
5

m
a
x), 11 (22)9 (15)314,535 (60)59 (15)314,
5
35 (60)5,9 (314,535 (60)
5
,
9

(
1

)35 (60)5,9 (10)tз10 (tз1

m
a
5,9 (10)tз10 (tз10max), ns7 (15

m
ax), ns7 (15)10 (15)
3

(
5)31 (60)6,2 (10)Icc1 (I
c
c
1
max), 7 (15)10 (15)3 (5)31 (610 (15)3 (5)
3
1 (60)6,2 (10)3 (5)31 (6

)
6
,
2

(
10)
31 (60)6,2

(
10)Icc1 (Icc1ma6,2 (1

)
c
c
1
(Icc1max), mA4 (8)0,8 (1,6)10 (16)0,44 (

,
8)10 (16,8)Icc0 (Icc4 (
8
)

,
8

(
1,6)10 (16
0,8 (1,6)1

(16)0,44 (0,8)10 (16,
8
)
1
0 (16)0,44 (0,8)10 (16,8)

,
44 (0,8)10 (16,8)Icc0 (Icc0max), mA110 (1
6
,
8)Icc0 (Icc0max), mA12
(
2
2
)
I
Icc0 (Icc0m
a
x
), mA12 (22)2,4 (4,4)
2

(36)1,16 (2)26 (40)Iвх1
,

(
A4012 (22)2,4 (4,4)20 (36)1,162,4 (4,4)2

(36)1,16 (2)26 (40)Iв2

(
3
6
)
1
,16 (2)26 (40)Iвх11,16 (2
)
2
6 (40)Iвх1, (A4020526 (40)Iвх1, (A40205010
4

4

205012050105501050
1050Iвх5

,
3
6
6
,
1
6,3626,18
2
N
Q
1
)12NQ N
NQ (NQ1)10

(
10)22 (20)10 (20)210

(
1
0)22 (20)10 (20)20 (2022
(
2

)10 (20)20 (20)10 (1010 (20)20 (20)10 (1

)

,

m
A
1
6
3
,
6
6
8203,620IV. Сх168
2

3,620IV.

С
х20IV. СхIIV. Схеми
н
а

свързване при изследване на
о
с
н
овния ТТЛ елемент – SN7400
Измерване нивата н
а

изходните напрежения (фиг.

1
)
В
к
л
ючва се захранване на интегр
а
л
н
ата схема, като краче 7 се свързва към маса, а краче 14 към захра
н
в
ащия източник.

Фиг. 1
Те
о
р
е
т
и
ч
н
о
на изхода:
Логическа 0 –
Измерване н
и
в
ата на изходните напреж
е
н
и
я (фиг. 1)
н
в
а
не на интегралната схема, като краче 7 се свъ
р
з
ва към маса, а краче 14 къ
м

з
а
х
р
а
н
ващия източник.

Фиг. 1
Тео
р