Космонавтика  Конструирование интегральных микросхем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

и до 30 см для синхронных нх выполняют одиночным проводом, к выходу одного передающего элемента допускается подключать до пяти радиальных линий 1, общей длины не более 50 см. На панелях длиной от 0,2 до 1 м линии связи должны выполняться несогласованными витыми парами проводов. К выходу одного передающего элемента допускается подключение не более трех витых пар общей длиной не более 2 .м. Следует иметь в виду, что при организации связи с помощью несогласованных витых пар время задержки распространения сигналов увеличивается пропорционально длине такой линии. На выходе передающего элемента приращение задержки распространения при включении AtpGl., при выключении Д4здр=812, где Ij - суммарная длина линий связи, подключаемых к выходу передающего элемента. Здесь значения Atp* вычисляются в наносекундах, если длина линии 1 измеряется в метрах. На выходе линии связи h приращение задержки распространения еще более увеличивается и составляет At;p = 8l2.-b5I,Atp =6l2-f 61,.

Обратные провода витых пар должны быть заземлены на передающем и приемном концах. При этом длина разделенной части витой пары не должна превышать 3 см. От несогласованной пары допускается делать отводы одиночным проводом. Сум.марная дляпа отводов может достигать 20 см.

Линии связи от 1 до 3 м, не выходящие за пределы цифрового устройства, должны выполняться согласованными витыми парами проводов. При длине более 3 м линии связи необходимо выполнять с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 100 Ом Линия связи согласуется с помощью включаемого последовательно резистора R=82 0m с допустимым отклонением сопротивления ±5 %. Резистор должен устанавливаться непосредственно у выхода передающей микросхемы. Длина коаксиального кабеля не должна превышать 30 м. При согласованной линии связи приращение задержки распространения на выходе перелающего элемента при включении Atр =6 нс, а при выключении Д1здр=8нс. На выходе лннии связи задержка распространения (в наносекундах) увеличивается пропорционально длине линии связи 1 (в метрах): At =6-1-51; Д1 д,- = 8-1-51. В отличие от рассмотренного последовательного согласования воз.можна работа на коаксиальный кабель с параллельным со-гласованиел. В этом случае резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, включается параллельно в конце линии связи. Для работы на кабель могут быть использованы микросхемы 109ЛИ1 и магистральные усилители К155ЛЕ6, К531ЛА16.

Микросхе\;а 109ЛИ1-это шестнвходовый логический элемент И, предназначенный для работы на ничкоомиую нагрузку в качестве магистрального усилителя Он работает непосредственно от микросхем ТТЛ и может быть нагружен на ТТЛ-входы через коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

Пример совместной работы микросхем типов 155ЛАЗ и 109 ТИ1 через кабель с волновым сопротивлением 75 Ом при последовательном и параллельном согласовании показан на рис. 2,14, Длительность Импульса на выходе микросхемы типа 109ЛИ1 при параллельном согласовании (рис. 2.14, а) должна быть ие менее 200 нс, а при последовательном согласовании (рис. 2.13,6) - не менее 1 мкс, Макси-



тли/

losnui

155ЛАЗ

К155ЛЕЗ

issm

HfSSKS

Н155ЛНЗ

Рис. 2 14. Схемы связи для коаксиатьного кабеля при параллельном (а) и последовательном (б) согласовании, а также при работе на кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (в)

мальная длина кабеля выбирается таким образом, чтобы падение напряжения в кабеле не превышало 50 мВ. Схема работы ИС К155ЛЕ6 )ia согласованный кабель с волновым сонротив-пением 50 Ом представлена на рнс. 2.14, е.

Передача ннформациоиных сигналов может быть осуществлена с помощью экранированного провода с обязательной посылкой стро-бирующего сигнала по коаксиальному кабелю. При этом стробиру-ющий сигнал должен быть задержан относительно информационного на время действия переходных процессов, а длительность импульсов информационных сигналов должна выбираться из условия 1и> >1здрстр+1<°>, где (здрстр-время задержки стробируюшего сигнала относительно информационного; t * * - время переключения схемы, принимающей информацию.

При печатном .монтаже линии связи сигналов синхронизации должны быть удалены от информационных линий и от линий синхронизации другой фазы на расстояние не менее 2,5 мм. Линии связи о г выходов микросхем до элементов индикации рекомендуется выполнять одиночными проводами, которые можно укладывать в жгут. Длина линии связи в этом случае определяется из условия обеспе-чеиня максимально допустимого напряжения, приложенного к выходу микросхемы.

Коммутационные линии связи (линия между переключательными тумблерами, контактами реле и микросхемой) рекомендуется выполнять экранированным проводом. Допускается применение одиночных проводников длиной до О 3 м и витых пар длиной до 3 м.

Расширенный в последние годы функциональный состав микросхем серий ТТЛ, особенно К155, К555, за счет включения счетчмков, регистров, сумматоров и элементов запоминающих устройств значительно упростил построение цифровых устройств, позволил уменьшить число внешних монтажных соединений, что в конечном счете привело не только к сокращению объема аппаратуры на микросхемах, но и к повышению ее надежности.

Однако кроме стандартных схем, представляющих собой типовые уз ты и блоки ЭВМ и устройств дискретной автоматики для постро-егня аппаратуры, необходимо иметь специализированные схемы с от>



крытым коллектором, обеспечивающие работу на нестандартную нагрузку, такую как реле, индикационные лампы накаливания, свето-диоды, линии задержки. С учетом этого в состав серий 13,3, К55 были включены микросхемы с открытым коллектором- 133ЛА7, К155Л.А7, 133ЛА8, К155ЛА8. Микросхемы 133ЛА7, К155ЛА7, 133ЛА8, К155ЛА8 могуг быть использованы и как логические элементы И-НЕ при подключении их выходов через виещний резистор к источнику питания 5В±5%. В этом режиме времена включения и особенно выключения входного сигната не оговариваются в отличие от остальных логических элементов микросхем серии ТТЛ, у которых, как уже отмечалось, это время ограничено значением 150 не.

Разработка микропроцессорных схем и объединение их в мини-ЭВМ с помощью шин магистральной системы привел:! к созданию микросхем ТТЛ с тремя состояниями на выхозе (К155ЛП8, К155ИР15, К155ЛП10, КР531ЛА17, КР531АП4). Кроме того, широко применяются элементы со сгробированием серий К155ЛЕЗ, К155КП1, К155КП5, К155КП7. Коды в общин провод шины данных можно передавать через ЛЭ с открытым коллектором. М1югие микросхемы памяти имеют выходы с открытым коллектором, что дает возможность собирать штабели (стеки) памяти большой емкости.

2.5. Микросхемы эмиттерно-связанной логики

Цифровые микросхемы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) представляют собой транзисторные схемы с объединенными эмиттерами и обладают по сравнению с другими типами цифровых ЛЭ наибольшими быстродействием и потребляемой мощностью. Большое быстро-деис1вие (по-дру10му - малое среднее время задержки распространения) для схем ЭСЛ обусловливается тем, что в этих элементах транзисторы работают в ненасыщенном (линейном) режиме. На выходах при\1еняются эмиттеркые повторители, ускоряющие процесс заряда емкости нагрузки. Уменьшение времени задержки распространения достигается также за счет ограничения перепада выходного напряжения, что, однако, приводит к у.меньшению помехоустойчивости схем ЭСЛ. Из разработанных в последние годы цифровых микросхем ЭСЛ наибольшее распространение получили серии 100 и К500, являющиеся аиалог-ми шире ко известной зарубежной серии МСЮООО (первоначальный разработчик - фирма Motorola)

Рассмотрим принцип построения схем ЭСЛ иа примере базового ЛЭ серии 100, выполняющего одновременно функции ИЛИ-НЕ и ИЛИ (рис. 2.15). Схема состоит из дифференциального усилителя, собранного на транзисторах VT1--VT5. В этом усилителе при подаче на входы перепада напряжения ток I, может протекать либо через транзистор VT5, иа базу которого постоянно подано опорное напряжение Unn=-2,09 В (в это время на входах X!--Х4 имеется отрицательное запирающее напряжение), либо через транзисторы VT1-VT4, когда на их базы попадает потенциал, больший опорного напряжения

Выходные эмиттерные повторители (транзисторы YT7 и VT8) подключаются к псточиику смещения уровня Uc4y = -2В±5% через внешние нагрузочные резисторы Rm и R 2 с номиналами 510м. Малое выходное сопротивление схем ЭСЛ обеспечивает согласование выходных п входных напряжений уровней ЛЭ при их совместной работе и возможность непосредственно подавать сигналы в кабель



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165