Сигналы управления определяют порядок передачи информационных входных сигналов на выход либо выполняют функции синхронизации или стробирования

Вариант - каскад с тремя состояниями.

Вариант - каскад с открытым эмиттером.

Вариант - каскад с открытым коллектором.

Вариант - обычный каскад.

Коэффициент разветвления по выходу Краз определяет число входов интегральных логических элементов, которые одновременно могут быть подключены к выходу данного логического элемента при сохранении его работоспособности в заданных условиях эксплуатации.

При построении цифровых устройств часто возникает необходимость в организации так называемой мультиплексной линии, т.е. объединения выходов нескольких логических элементов на общую выходную цепь. При этом сигналы в выходную цепь передаются логическими элементами поочерёдно и каждым в течении определённого интервала времени.

Последовательность построения структурной схемы соответствует приоритетности логических операций: сначала реализуются инверсии отдельных аргументов, затем выражения в скобках, после этого конъюнкции и, наконец, дизъюнкции и суммы по модулю два.

Для примера построим структурную схему КЦУ, заданного функцией у = (х₁х₀) Ú (х₁х₂)х₃. Сначала реализуем инверсию переменной х₁ (элемент D4). За-

D1 тем выражения в скобках (элементы D1 и D5).

х₂ & D2 После этого конъюнкцию - второй член функ-

х₁ & ции (элемент D2) и, наконец, дизъюнкцию

х₃ D3 (элемент D3).

1 у Следует отметить, что при построении

D4 структурные элементы схемы нумеруются

1 D5 слева направо и сверху вниз.

&

х₀ Элементной базой, используемой при

технической реализации цифровых устройств, являются интегральные микросхемы.

Микросхема представляет собой кристалл, который помещён

.. в корпус часто прямоугольной формы, снабжённый выводами.

. Кристалл - это полупроводниковая пластина, внутри и на по-

верхности которой сформированы компоненты микросхемы, а также контактные площадки, соединённые с выводами корпуса микросхемы.
Компонентами микросхемы могут быть логические элементы, триггеры и т.п.

Маркируются микросхемы набором букв и цифр. Например, К155ТМ2, КР1533ЛР4. Первые символы, всегда буквы, характеризуют условия приёмки микросхемы на заводе и особенности конструктивного исполнения (К - пласт-массовый корпус, КР - керамический). Последующие 3 или 4 цифры соответствуют номеру серии.

Серия определяет совокупность микросхем, которые выполняют различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для со вместного применения. Последнее означает совместимость микросхем по току и напряжению.

Следующие символы, всегда две буквы, обозначают функциональное назначение микросхемы. Например, буквы от ЛА до ЛЯ обозначают различные виды логических элементов, ИМ - сумматоры и т.д.

Последние цифры определяют порядковый номер микросхемы по функциональному признаку в серии или, иными словами, модификацию данного функционального элемента.

Следует отметить, что если микросхема содержит несколько компонентов, то на схеме для каждого из них используется двойная нумерация, например, D1.2. Первая цифра указывает номер корпуса микросхемы, а вторая - номер его компоненты.

Способ решения этой задачи определяется типом выходного каскада используемых микросхем.

Одним из важнейших параметров выходных каскадов интегральных логических элементов является коэффициент разветвления по выходу.

Иными словами, коэффициент разветвления по выходу определяет нагрузочную способность данного типа выходного каскада, а потому обязательно учитывается при построении структурной схемы устройства.

Выходные каскады микросхем исполняются в одном из четырёх вариантов.

+Е_п ЛЭ₁ Выход имеет два устойчивых

вых...... 1 состояния - 0 (транзистор открыт)

и 1 (транзистор закрыт).

ЛЭ ЛЭ_n Коэффициент разветвления по

выходу такого каскада равен 10.

При организации мультиплексной линии необходим дополнительный логический элемент ИЛИ.

+Е_п + Е_п Для обеспечения второго устойчи-

ЛЭ₁

вых. вого состояния - 1, выход через внеш-

ний резистор подключается к источни-

ЛЭ_n

ЛЭ...... ку питания.

Такой каскад имеет коэффициент

разветвления по выходу 16. Объясняется это возможностью изменения параметра резистора в небольших пределах.

На структурных схемах наличие выхода с открытым коллектором часто отмечается специальным символом в обозначении элемента.

Организация мультиплексной линии характеризуется непосредственным соединением выходов всех логических элементов, к которому через один внешний резистор подключён источник питания. Такое включение эквивалентно использованию дополнительного логического элемента ИЛИ, поэтому его иногда называют "монтажным (проводным) ИЛИ".

ЛЭ₁

ЛЭ_n

+Е_п В этом случае для обеспечения нуле-

вого устойчивого состояния выход че-

...... рез внешний резистор подключается к

ЛЭ вых. "земле".

Нагрузочная способность и способ

организации мультиплексной линии аналогичны каскаду с открытым коллектором.

На структурных схемах наличие выхода с открытым эмиттером часто отмечается специальным символом в обозначении элемента.

Здесь возможны три ситуации. Напряжение логического нуля на выходе

соответствует ситуации, когда верхний транзистор заперт, а нижний открыт.

+Е_п ЛЭ Напряжение логической единицы - ситу-

..... ации, когда верхний транзистор открыт,

ЛЭ а нижний заперт.

вых. Когда же оба транзистора заперты,

ЛЭ каскад отключен от нагрузки. Это и есть третье (безраз-

личное) состояние, в котором ток по выходной цепи не протекает.

Нагрузочная способность каскада такая же, что и у обычного.

Организация мультиплексной линии характеризуется объединением выходов всех элементов в "монтажное ИЛИ" без использования дополнительных средств.

На структурных схемах наличие выхода с тремя состояниями часто отмечается специальным символом в обозначении элемента.

2.9. Типовые КЦУ.

При построении сложных цифровых устройств применяются не только отдельные логические элементы, но и их комбинации в виде типовых структур. Такие структуры выполняются как единое целое в виде интегральных микросхем.

На входы типовых структур могут подаваться информационные сигналы и сигналы управления. Информационные сигналы отображают обрабатываемую информацию.

Дата добавления: 2014-01-07