Характеристики серий логических элементов

Характеристики логических элементов

Логические, схемотехнические и эксплуатационные свойства логических эле­ментов определяются совокупностью характеристик и параметров, к которым отно­сят:

· функции логических элементов;

· коэффициенты объединения по входу и выходу;

· входные и выходные напряжения и токи;

· статическая и динамическая помехоустойчивость;

· допустимые величины механических воздействий, диапазоны давления и температуры окружающей среды, устойчивость к радиационным воздейст­виям;

· масса, стоимость и конструктивное оформление.

В большинстве случаев указанные характеристики и параметры относятся и к ИМС, на которых реализованы логические элементы.

Коэффициент объединения по входу NI характеризует число логических входов логического элемента — обычно 1, 2, 3, 4 или 8 (рис.4.6).

Рисунок 4.6-Примеры значений коэффициента NI

Коэффициент объединения по выходу N характеризует допустимое количест­во соединенных между собою выходов логических элементов с целью создания но­вых функций.

Коэффициент разветвления по выходу Np характеризует нагрузочную способ­ность логического элемента, то есть максимальное число входов идентичных схем, которое может быть одновременно подключено к выходу данного элемента без на­рушения его работоспособности (рис. 4.7).

В состав серий ИМС обычно входят эле­менты с малой нагрузочной способностью (Nр = 3. 15) и с большой (Np = 30. 50).

Рисунок 4.7-Подключение нагрузки: а)- Np=3 б) Np=4

Приняты следующие определения и буквенные обозначения электрических па­раметров цифровых микросхем (ДСТУ 2883-94):

• входные UI, и выходные UO уровни напряжений (индексы — от английских слов Input и Output);

• входные напряжения низкого UIL и высокого UIH уровней; для них устанав­ливаются максимальное значение низкого уровня UIL max и минимальное значение высокого уровня UIHmin (рис. 4.8);

• выходные напряжения низкого Ul и высокого Uoh уровней; для них уста­новлены максимальное значение низкого уровня Ulmax и минимальное значение высокого уровня UIHmin;

• входной I1 и выходной I токи;

• входной ток IIL — при низком уровне напряжения на входе, I1H — при высо­ком;

• выходной ток IOL — при низкому уровне напряжения на входе, а IH — при высоком;

• Ucc — значение напряжения источника питания;

• Icc — ток, потребляемый ИМС от источника питания;

• Рсс — мощность, потребляемая ИМС от источника питания;

• входные пороговые напряжения, при которых происходит переключение элемента: UTIH — наименьшее значение для высокого уровня и UTIL — наи­большее значение для низкого уровня.

Каждый электрик должен знать:  Терморегулятор для электрического котла

Рисунок 4.8-Обозначение уровней напряжения

Основные параметры логических элементов определяют с помощью входной, выходной и передаточной характеристик. Типовые графики этих характеристик для инвертирующих элементов транзисторно-транзисторной логики представлены на рис. 4.9.

Входная характеристика логического элемента II = f(UI) — это зависимость входного тока от изменения входного напряжения.

Токи, втекающие в схему элемен­та, считаются положительными, а вытекающие — отрицательными (рис.4.9,а).

Из этой характеристики определяют входные токи IIL для напряжения UIL max и токи IIH для напряжения UIHmin.

Выходная характеристика логического элемента UO = f(Io) определяет за­висимость выходного напряжения от тока нагрузки для состояний высокого и низкого уровней (рис. 4.9, б). Из этой характеристики определяют допустимые значения то­ков: +IL — при низком уровне выходного напряжения UOL max и -IН — при высоком уровне напряжения UOHmin (рис. 4.9, б).

Рисунок 4.9-Характеристики логического ТТЛ-элемента:

а)-входная, б)-выходная, в)-передаточная

Передаточная характеристика U – f(UI) — это зависимость выходного на­пряжения от входного (рис. 4.9, в).

Из этой характеристики определяют значение помехоустойчивостидля низкого уровня на входе ML (отпирающая помеха) и для высокого уровня на входе МH (запирающая помеха):

Средняя мощность Р*CC. потребляемая элементом от источника питания вы­числяется по формуле

где ICCL и Icch — токи потребления при низком и высоком уровнях напряжения на вы­ходе соответственно;

I*cc — средний ток потребления.

Современные элементы по­требляют мощность от микроватт до десятков милливатт.

Потенциальные сигналы характеризуются значением логического перепада (амплитудой) Um = UH — UL и длительностью положительного tWH и отрицательного tWL перепадов (рис. 4.10).

Перепады напряжений часто называют положительными и отрицательными импульсами.

Рисунок 4.10-Измерение параметров сигнала:

а)-амплитуды, б, в)-длительности перепада

Для измерения временных параметров сигнала устанавливают условные уров­ни в долях амплитуды — 0,1; 0,5 и 0,9.

Быстродействие микросхем определяют по значениям следующих длительно­стей:

• фронта tLH и спада tHL (рис. 4.11, а);

• собственно включения tTHL и выключения tTLH (рис.4.11,б); и их задержки соответственно tDHL и tDLH;

• задержек распространения сигнала при включении tPHL и выключении tPLH (рис.4.11,в).

Рисунок 4.11- Измерение временных параметров сигналов:

а)-фронта и спада, б)-времени включения и выключения, в)времени задержек распространения сигнала при включении tPHL и выключении tTLH

Каждый электрик должен знать:  Управление приводом грузового лифта

Надежность ИМС характеризуется тремя взаимозависимыми показателями:

• интенсивностью отказов = n/ (mt),

где n — число отказов за время испы­тания, час;

m — общее количество испытуемых микросхем;

• наработкой на отказ Т = 1/

• возможностью безотказной работы на протяжении заданного интервала времени

Р = ехр(- ).

Для современных ИМС интенсивность отказов = (10 -7 . 10 -8 ). Приняв, что = 10 -8 , t = 15000, получим значение вероятности безотказной работы P(t) = 0,998 или 99,8%.

По конструктивно-технологическому исполнению микросхемы подразделяются на пять групп, которым присвоены следующие обозначения (ДСТУ 3212-95):

• полупроводниковым на биполярных транзисторах — 1, 6;

• полупроводниковым на полевых транзисторах — 5, 7;

• другим (пленочным, вакуумным, керамическим и т.д.) — 3;

• резервным — 0, 8, 9.

По функциональному назначению микросхемы подразделяются на группы, ко­торым присваиваются следующие обозначения:

• коммутаторы и ключи — К;

• логические элементы — Л;

• многофункциональные схемы — X;

• наборы элементов — Н;

• преобразователи сигналов — П;

• схемы источников вторичного электропитания — Е;

• схемы задержки — Б;

• схемы сравнения — С;

• схемы запоминающих устройств — Р;

• схемы цифровых устройств — И;

• схемы вычислительных средств — В.

В каждой функциональной группе различают виды, например:

ЛЛ — элемент ИЛИ;

ЛА — элемент НЕ-И;

ЛЕ — элемент НЕ-ИЛИ;

ЛР — элемент НЕ-И-ИЛИ;

ТВ — универсальные (тип JK);

ТР — с раздельной записью (тип RS);

ТМ — с задержкой (тип D);

• схем вычислительных средств:

ВС — микропроцессорные секции;

ВУ — схемы микропрограммного управ­ления;

ВБ — схемы синхронизации;

ВВ — схемы интерфейса;

ВН — времязадающие схемы;

Для характеристики материала и типа корпуса по ГОСТ 174-67 перед цифро­вым обозначением серии добавляются следующие буквы;

Р — для пластмассового корпуса типа 2;

М — для керамического, металлокерамического корпуса типа 2;

Е — для металлополимерного корпуса типа 2;

С — для стеклокерамического корпуса типа 2 и др.

Для некоторых микросхем буквенные обозначения типа корпуса не применяют.

Присвоение обозначений микросхемам осуществляет в Централизованном по­рядке главная организация по стандартизации изделий электронной техники.

Каждый электрик должен знать:  Улучшенные интегральные датчики температуры (IC)

Обозначение микросхемы должно состоять из следующих элементов:

• первый и второй элементы — две цифры, характеризующие соответственно группу и подгруппу микросхемы по конструктивно-технологическому испол­нению;

• третий элемент — две цифры, обозначающие порядковый номер разработ­ки серии микросхем;

• четвертый элемент — две буквы, характеризующие соответственно группу и вид микросхемы;

• пятый элемент — две цифры, обозначающие порядковый номер разработки микросхемы.

Три первых элемента определяют серию микросхем. В случае необходимости после обозначения порядкового номера разработки микросхемы по функциональ­ному назначению дополнительно проставляются буквы от А до Я, характеризующие отличие микросхем одного типа по электрическим параметрам. Такая буква во вре­мя маркировки может быть заменена цветной точкой. Буква или цвет маркировочной точки указываются в технических условиях микросхем конкретных типов.

Примеры условного обозначения микросхем:

• 5704ВГ03 — полупроводниковый программируемый контроллер управления
динамической памятью с симметричной комплементарной структурой серии
5704; номер разработки серии — 04, номер разработки микросхемы в дан­ной серии по функциональному назначению — 03 (рис. 1.31);

• 1101УД06 — полупроводниковая микросхема серии 1101, порядковый но­мер разработки серии — 01, структура на биполярных транзисторах с изо­ляцией р-п переходом, операционный усилитель постоянного тока, поряд­ковый номер разработки микросхемы в данной серии по функциональному назначению — 06.

Рисунок 4.12- Структура условного обозначения микросхемы 5704ВГ03

Перед условным обозначением микросхем указывается сокращенное название государства-разработчика — У (Украина).

Для микросхем с шагом 1,27 или 2,54 мм между выводами корпуса, которые поставляются на экспорт, вначале условного обозначения после буквы У проставляется буква Е, например:

• УЕ1217УД06 — микросхемы серии 1217, выпущенные в Украине в экспорт­ном исполнении (шаг выводов 1,27 или 2,54 мм) в пластмассовом корпусе типа 2. В ранее принятых обозначениях ИМС широкого применения вначале ставили букву К.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 9039 — | 7676 — или читать все.

188.64.171.182 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Добавить комментарий