Logické integrované obvody

Parametry a vlastnosti logických obvodů

• Vstupní a výstupní větvení• Zpoždění signálu členem• Náběh a doběh impulsu• Hladiny při správné funkčnosti logického členu• Odolnost proti rušení• Maximální pracovní kmitočet• Přípustný rozptyl napájecích napětí• Připojení nepoužitých vstupů

Vstupní a výstupní větvení

• Výstupní větvení je počet jednotkových vstupů, které můžeme napájet .

• Vstupní větvení je počet jednotkových vstupů, který vstup obvodu představuje pro výstup, který ho napájí .

• Například máme logický člen NAND a na jeho výstup jsou připojeny další tři logické členy NOR. To znamená , že log. člen NAND napájítři vstupy, každý vstup představuje pro něho jednotkovou zátěž

Zpoždění signálu členem• Doby zpoždění označené jako tPLH a tPHL odpovídají přechodům

z dolní úrovně (L) na horní úroveň (H) a zpět . Okamžiky začátku a konce měření jsou určeny okamžikem průchodu signálu A , B , napěťovou hladinou U , určenou v konstrukčním katalogu

Náběh a doběh impulsu

Hladiny při správné funkčnosti logického členu

Rozlišení signálů

Hodnoty jsou stanoveny pro každou výrobní technologii zvlášť.L ~ 0 H ~ 1 .........................pozitivní logika L ~ 1 H ~ 0 .........................negativní logika

Odolnost proti rušení• Jde o statickou odolnost .Odolnost proti rušení je

charakterizována v amplitudě vstupního signálu, který způsobuje změnu stavu na výstupním obvodu . V nejhorším případě je odolnost proti rušení na úrovni I rovna U0H - UIH a na úrovni 0 je UIL – U0L

Maximální pracovní kmitočet• Maximální pracovní kmitočet souvisí se

zpožděním logického členu a s velikostínáběhu a doběhu signálu . V praxi nejsou logické obvody pro vyšší kmitočty schopny signály reprodukovat

Přípustný rozptyl napájecích napětí• Přípustný rozptyl napájecích napětí závisí

na použité technologii . Například u TTL obvodů je rozptyl pouze 5 % , naopak u CMOS obvodů velmi značný – 300 %

Připojení nepoužitých vstupů

• Aby nedocházelo k rušení funkce obvodu parazitními signály přes nepoužité vstupy, neponechávají se nepoužité vstupy volné

Rodina logických obvodů

• Vstupy a výstupy digitálních součástek jsou vyrobeny tak , aby se daly spojovat bez mezičlánku . To je však možné jen v rámci tzv. rodiny logických obvodů

• Z mnoha původních rodin digitální techniky zůstali jen prakticky jen tři - TTL , CMOS a ECL

Technologie TTL(tranzistor-tranzistor logic)

• Základní stavební prvek je tranzistor NPN.• Parametry TTL:

– napájecí napětí + 5V– L < 0,8V L ~ 0,4V– H > 2,0V H ~ 2,4V

Technické údaje TTL obvodů série 74• Maximální přípustné napájecí napětí = 7 V• Maximální napětí mezi dvěma vstupy = 5,5 V• Maximální záporné vstupní napětí = 1,5 V• Maximální přípustné vstupní napětí = 5,5 V• Minimální vstupní napětí úrovně H = 2,0 V• Maximální vstupní napětí úrovně L = 0,8 V• Maximální čas signálu mezi L a H = 0,6 µs

Modifikace obvodů TTL

• 74 H – rychlá řada, zpoždění 6 ns , 22 mW na člen

• 74 N – normální řada, zpoždění 13 ns , 10 mW na člen

• 74 L – řada s malou spotřebou, zpoždění 33 ns , 1 mW na člen

• 74 S – rychlá řada S, zpoždění 3 ns , 18 mWna člen

• 74 LS – řada S s malou spotřebou, zpoždění 10ns , 2 mW na člen

Invertor v TTL

NAND a NOR pomocí dvou tranzistorůx1 x2 NAND x1 x2 NOR

0 0 1 0 0 1

0 1 1 0 1 0

1 0 1 1 0 0

1 1 0 1 1 0

TTL obvod NAND

U výst Převodní charakteristika TTL 3 „H“ 2 „L“ 1 U vstup

0 1 2 3 4 5 6 [ V ]

Montážní součin

Třístavové výstupy

• Montážní součin má omezení s dodávanými proudy , s rozhodovacími úrovní obvodů a s dynamickými vlastnostmi

• Tři stavy jsou tyto– - I (malá impedance)– - 0 (Malá impedance– - Z odpojeno (velmi vysoká impedance)

Logické obvody CMOS a MOS• Základem systémů MOS je opět invertor,

ovšem s tranzistorem řízeným elektrickým polem. Používají se tranzistory s indukovaným kanálem, které mají vhodnou polaritu tzv. prahového napětí

MOS

CMOS