Особливості використання мікросхем ТТЛ

Якість роботи будь-якої цифрової схеми повністю залежить від того, наскільки точно дотримуються технічні умови її використання. Тому важливо знати ряд специфічних особливостей, які не завжди безпосередньо витікають із схемотехніки, а більш є надбанням практики їх використання.

Характерною особливістю ТТЛ інтегральних схем (ІС) виступає наявність значних імпульсів струму живлення, які з’являються при зміні станів вихідного каскаду базового логічного елемента, коли один з транзисторів ще не закрився, а інший вже відкрився. Імпульсні струми небезпечні тим, що, протікаючи по шинах живлення, вони створюють імпульсні перешкоди. Для захисту від таких перешкод на шинах живлення використовують конденсатори. Рекомендується для кожного корпусу мікросхеми встановлювати високочастотний конденсатор емністю 1…2 нФ. У цифрових схемах для забезпечення якісного живлення встановлюються також електролітичні конденсатори з розрахунку не менше 1 мкФ на 5 корпусів ТТЛ.

З ростом робочих частот перемикання ІС зростає не тільки частота імпульсів, а також збільшується середня потужність споживання, яка досягає максимального значення на частоті f = t ^-1_3.РС. На величину потужності споживання мікросхеми впливає також емність навантаження, збільшення якої призводить до підвищення вихідних струмів.

Ще одна особливість ТТЛ полягає в недопустимості з’єднання виходів декількох елементів. Це пов’язано з тим, що при наявності такого з’єднання можлива ситуація, коли у відповідності з вхідними логічними сигналами на виході одного з них повинна з’явитись логічна “ 1 ”, а на виході другого – логічний “ 0 ”. При такій комбінації сигналів з’явиться прохідний струм, на який не розраховані елементи. Якщо ж все-таки така необхідність існує, наприклад, для підвищення вихідного струму, то в таких елементах необхідно з’єднувати і їх входи.

Розглянемо тепер особливості мікросхем ТТЛ з точки зору використання їх входів. Нерідко маємо таку ситуацію, що не всі входи мікросхеми використовуються, і проектанту необхідно приймати рішення, що з ними робити. Для прийняття рішення необхідно знати, що одиночний вхід має ємність 1,5…3,5 пФ. Тому підключення великої кількості входів до виходу аналогічної мікросхеми приведе до підвищення загальної ємності, що, у свій час, – до підвищення t _З.РС та збільшення потужності, що виділяється на мікросхемі. Тому запаралелення входів мікросхеми не рекомендується як із вказаних причин, так і через те, що кожен вхід додатково навантажує попередню мікросхему. Рекомендується вільні входи підключати до джерела живлення через резистор, величина якого визначається вхідним струмом високого рівня І ¹_ВХ. Іноді входи мікросхеми приєднують через резистор R _Е до загальної шини. В залежності від величини опору резистора, падіння напруги на ньому від вхідного струму І ⁰_ВХ може сприйматися мікросхемою як логічний “ 0 ”, “ 1 ” або може бути створений активний лінійний режим роботи логічного елемента. Величина опору, на якому забезпечується необхідна напруга U _ВХ , розраховується за формулою:

.

При малих значеннях R _Е , коли падіння напруги на ньому не перевищує рівня логічного нуля, поведінка мікросхеми відповідає сигналу U ⁰_ВХ .

Величина R _Е може бути обчислена для конкретних типів мікросхем, R ₁ для яких може бути знайдена у довіднику.

Наприклад, для ІС серії К555 величина опору R ₁ = 20 кОм. Величина U _ВХ < U ⁰_МАКС = 0,8 В (табл. 2.3). При U _БЕ = 0,7 В знаходимо R _Е £ 4,5 кОм.

Для одержання гарантованого високого рівня U _ВХ > 2,4 В потрібно R _Е ³ 20 кОм. Проміжні рівні опору можуть забезпечити активний режим логічного елемента.

Дата добавления: 2014-01-15