Применение ТТЛ микросхем

Для успешного применения ИС ТТЛ в электронной вычислительной аппаратуре (ЭВА) и обеспечения надежной работы необходимо знать технические характеристики ИС, строго руководствоваться требованиями технических условий по режимам эксплуатации и правилам электромонтажа, не допускать выхода параметров за значения, указанные для предельных режимов эксплуатации. Только тогда можно избежать ошибок, кот

орые, несмотря на правильное логическое проектирование схемы, не позволяют обеспечить ее надежную работу.

В данной главе изложены некоторые особенности применения ИС ТТЛ, которые не всегда учитываются разработчиками ЭВА, что приводит к нарушениям электрических режимов эксплуатации ИС, снижению надежности ИС и аппаратуры в целом.

Особенности применения логических элементов ТТЛ

Обеспечение нагрузочной способности по постоянному току при работе ИС ТТЛ друг на друга. Все ИС ТТЛ по логическим уровням напряжения совместимы друг с другом. Однако по нагрузочной способности ИС разных серий имеют известные различия. В пределах одной серии ИС, как правило, обладают одинаковой нагрузочной способностью или, иначе, одинаковым коэффициентом разветвления, определяемым числом входов эквивалентных ЛЭ, которые могут быть подключены к выходу каждого из них. Исключение составляют микросхемы, содержащие логические элементы с более мощными выходными каскадами, например буферные формирователи, схемы сопряжения с магистралью, схемы с повышенным коэффициентом разветвления. Чем выше нагрузочная способность логических элементов ИС, тем больше их логические возможности.

Превышение нагрузочной способности по отношению к заданной техническими условиями приводит к ухудшению других параметров ИС: снижению быстродействия, увеличению потребляемой мощности, ухудшению помехоустойчивости и надежности. Поэтому при конструировании ЭВА необходимо правильно оценивать нагрузочную способность микросхемы по постоянному току, особенно при работе микросхем разных серий друг на друга, и стремиться к снижению нагрузки.

При работе ИС друг на друга выходной ток ЛЭ определяется входными токами управляемых ИС и задается для неблагоприятного рабочего режима в допустимых пределах изменения температуры окружающей среды и напряжения питания для входного напряжения как низкого (лог. 0), так и высокого (лог. 1) уровня. При наличии на одном из входов логического элемента ИС (например, серии К155) напряжения, соответствующего лог. 0, через эмиттер входного транзистора вытекает максимальный ток. Для базового логического элемента (со стандартным выходом) ИС серии К155 он составляет 1,6 мА и имеет отрицательный знак. При поступлении на каждый вход сигнала, равного единице, через эмиттер входного транзистора втекает ток 40 мкА. При этом токи, втекающие в микросхему, имеют положительный знак.

Таблица 4.1

Таблица 4.2

Рис. 4.1. Цепь нагрузки на ИС серий К555, К155, К531

При объединении двух или более входов одного ЛЭ входной ток при сигнале, равном 0, не возрастает, а при сигнале 1 входные токи суммируются, поэтому управляющий ЛЭ должен обеспечить суммарный ток утечки всех используемых входов управляемых схем. При расчете нагрузочной способности управляющей схемы это необходимо учитывать: при объединении нескольких входов одного ЛЭ, например И—НЕ, ток остается неизменным, а ток увеличивается пропорционально числу объединяемых входов. В табл. 4.1 приведены значения входного тока при объединении нескольких входов одного ЛЭ, подключенных к одному выходу управляющего ЛЭ.

Лучшим способом определения суммарного тока нагрузки при совместной работе ИС ТТЛ различных серий является сложение входных токов, заданных ТУ. В табл. 4.2. приведены расчетные токи ЛЭ К555ЛАЗ, нагруженного на ЛЭ К531ЛН1 и на объединенные входы ЛЭ К155ЛА4 и К555ЛА1 (рис. 4.1).

Превышение выходных токов ИС может привести к снижению запасов помехоустойчивости по уровням лог. 0, лог. 1, определяемых относительно входных пороговых напряжений ИС, и не гарантирует установленные техническими условиями на ИС уровни выходных напряжений 0 и 1. При оценке токовых нагрузок ИС ТТЛ необходимо учитывать, что входные токи во входных цепях некоторых ИС (например, буферные, триггерные, повышенной функциональной сложности) больше входных токов обычных ЛЭ.

В тех случаях, когда требуется обеспечить нагрузочную способность, превышающую возможности одиночного ЛЭ, допускается объединять выходы двух ЛЭ, находящихся в одном корпусе, при условии объединения и их соответствующих входов (рис. 4.2). При этом нагрузочная способность увеличивается в 1,9 раза. Для обеспечения большого тока в серии К155, К555, К531 введены схемы с повышенной нагрузочной способностью как с двухтактным выходом (типа К155ЛА6, К555ЛА6, К155ЛА12 К531ЛА12П, КМ555ЛА12), так и с открытым коллекторным выходом (типа К155ЛА7, К531ЛА7П, К555ЛА7, К133ЛА13, К531ЛА13П, К555ЛА13). Для работы на линию связи может быть использована ИС К531ЛА16П, имеющая улучшенную выходную характеристику при напряжении лог. 1, допускающую работу на 50-омную нагрузку и выходной ток 60 мА при <0,5 В.

 Скачать реферат