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

диаграммах: tl, tl - минимально допустимое время запаздывания фронта или среза сигнала на входах D или S по отношению к положительному фронту импульса синхронизации; о- 4ns ~ минимально допустимое время опережения фронта или среза сигналов на входах D или S но отношению к положительному фронту импульса синхронизации. Значения этих параметров должны быть следующими: ijjj относительно входа D не менее 2,5 не; t] Q относительно входа S не менее 3,5 не; t относительно входа D не менее 1 5 не; относительно входа S не менее 1,5 не.

Микросхема 100ИД164 (рис. 35, табл. 2 9) представляет собой 8-канальный мультиплексор с входом запрета W, выполненный на базе основных ЛЭ. Наличие входа запрета позволяет организовать цепи дешифрации высокого уровня н осуществить операцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ выходов схем для мультиплексирования (объединения) более восьми каналов. Микросхема 100ИЕ160 (12-входовая схема контроля четности) представляет собой комбинацию девяти ЛЭ, реализующих функцию ИСКЛЮЧ.ЮЩЕЕ ИЛИ. Схема предназначена для формирования импульсов четности или определения четности слов длиной до 12 бит. Выходное напряжение соответствует уровню 1 , если на входах схемы присутствует нечетное число единиц .

Микросхема 1001Ш179 является блоком быстрого переноса и предназначена для совместного использования с микросхемой 100ИП181 в быстродействующих арифметических н логических устройствах, работающих со словами большей длины. Микросхема 100ИП181 (рис. 40, табл. 2.9)-быстродействующее универсальное арифметическо-логическое устройство (АЛУ), предназначенное для вьпслнения 16 логических функций и 16 арифметических операций с двумя 4-разрядными числами.

Входы АО -A3 и ВО-ВЗ - информационные (см. рнс. 40, табл. 2.9). Входные переменные и В в схемах полон<и1ельиой логики подаются в дополнительном коде, выходная функция Y в этом случае также формируется в дополнительном коде. Прямой код пеоеченных А, В и выходной функции Y используется при работе АЛУ в схеме отрицательной логики (верхнему уровню соответствуют О , нижнему - 1 ). Входы SO - S3 используются для задания кода выполняемой операции В зависимости от сигнала на входе М устройство выполняет логические или арифметические операции. В схему АЛУ встроены цепи полного внутреннего переноса. Вход С является входом переноса от предыдущих разрядов. На выходе Х2 формируется сигнал переноса в следующий разряд.

Совместное использование микросхем 100ИП181 и 100ИП179 (рис. 38, табл. 2.9) позволяет для 32-разрялных слов почти вдвое сократить время выполнения арифметических операций. В режиме работы с ускоренным переносом применяются вырабатываемые в АЛУ два дополнительных сигнала группового переноса (выходы XI и ХЗ). Выполнение логических пресбразовачнн входных переменных ,А и В осуществляется при подаче па вход М сигнала 1 , что обеспечивает блокнровку цепей внутреннего лереноса. Для совместной работы микросхем серии 100 и 133, 155 используются микросхемы 100ПУ124 (рис. 16, табл. 2.9), представляющая собой четыре 2-входовых преобразователя уровня для перехода от микросхем



ТТЛ к микросхеме ЭСЛ, и 100ПУ125 (рис. 17, табл. 2.9), представляющая собой четыре 2-входовых преобра.эователя уровня для перехода от микросхем ЭСЛ к микросхемам ТТЛ

При проектировании фугкциоиальиых узлов с применением схем преобразователей уровня (ПУ) следует учитывать, что уровень О i(Ugii<0,5 В) несколько ботьше уровня О [гкросхем ТТЛ {U, <0,4 В) что снижает помехоустойчивость последних на 100 мВ. Коэффициент разветвления схем ПУ при работе на входы микросхем 133, К155 -не более 8. а на входы микросхем 130 -не более 6.

2.5.2. Основные электрические параметры микросхем серий ЭСЛ

Цифровые микросхемы ЭСЛ кроме обычного перечня электрических параметров, типичных для других цифровых схем, имеют также особые статические параметры: входные и выходные пороговые напряжения. На рис. 2.17 приведены типовые передаточные характеристики основною ЛЭ серий 100, К500 по прямому и инверсному выходам. С помощью этих графиков можно дать определения следующим параметрам микросхем ЭСЛ: UgLop. -вхпор входные пороговые напряжения; !Jgy.5j,Qp. Ь.- выходные пороговые напряжения; Ug,(, и!-входные напряжения; Uj-вттходные напряжения единицы и нуля. По этим параметрам рассчитываются напряжения статической помехоустойчивости u = U -U, -,

и Uпoч = -вxl,op~-p!пop Ч- перепад папряженпя Ди = ~-вых-Upjv а также зона переключетиш напряжения AUq = вхпор в\пор

С учетом малых значений выходных логических уровней и неизбежного технологического разброса номттналов элемеитев (следовательно, и электрических параметров ключей) для микросхем ЭСЛ установлены чаксимальт1ые и минимальные значения параметров, оп-ределяюитих передаточную характернст;!ку (табл. 2.10). Эти параметры соответствуют: дснустимы.м статнчески.м помехам (при - 10<t<75°C) Uj,Q. >125 мВ. ипд,>155 мВ; отклонению выходных уровней 1 и О (при 1 = 25 °С) AUg ,<200 мВ. AUno <150 мВ; логическому перепаду напряжения (при 1 = 25 °С) дил>690 мВ; зоне переключения напряжения (при t = 25°C) AUn-<370 мВ

Малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя обеспечивает высокую нагрузочную способность микросхем ЭСЛ по постоянному току. Однако реальная нагрузочная сносоСность в динамическом режтше за счет входной емкости схемы и емкости монтажа уменьшается до Кр.1з=15

Рассмотрим динамические пара.метры микросхем ЭСЛ Основным параметром, определяющим динамические свойства микросхем, является время задержки распространения при включении и выключении (4др,1здр) Микросхем.,! ЭСЛ - самые быстродействующие цифровые микросхемы. При нормальных условиях и сопротивлении



Значение пораыстрл при температуре, С

Параметр

, X

15 S S

к X о -

, X

е; га га г S

Е га S S

а . О

и в

ных пор

- 1 ,040

-0.980

-0 920

-1,020

-0,860

-0 960

-0 810

-0 900

-0,720

вых пор

- 1 ,650

-1.630

- 1,605

и и, в

-1,880

- 1,670

- 1,850

- 1,650

-1 8,30

-1,625

нагрузки Ru = 51 Ом типовое значение времени задержки распространения для ни.х составляет 7 не. Время задержки измеряется на уровне 50 % полного логического перепада напряжения при переключении схемы.

Из характеристик зависимости динамических параметров от характера нагрузки, приведенных на рис. 2.18, видно, что наибольшее влияние на задержку распространения оказывают изменения напряжения питания, напряжения смещения уровня и увеличение емкостной нагрузки.


Рис. 2.17. Передаточная характеристика основного логического элемента микросхемы ЭСЛ:

- выход ИЛИ-НЕ,---выход или



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