Сравнение основных параметров БЛЭ

Лекция №3

Базовые логические элементы

1. Способы представления логических переменных электрическими сигналами

2. Логические элементы на базе биполярных транзисторных структур

3. Логические элементы на базе МОП транзисторов

4. Основные параметры БЛЭ

5.Сравнение основных параметров БЛЭ

Способы представления логических переменных электрическими сигналами

1.1 Потенциальный способ кодирования ''0'' и ''1''.

Понятие о положительной и отрицательной логиках.

1.4. Импульсный способ кодирования ''0'' и ''1'' (в виде импульсов, перепадов напряжения). Параллельный и последовательный способы передачи данных

Логические элементы на базе биполярных транзисторных структур

Логический элемент 4И-НЕ типа ТТЛ

Рисунок 2 – Логический элемент 4И-НЕ типа ТТЛ

Логический элемент 4И-НЕ типа ТТЛШ

Рисунок 3 – Логический элемент 4И-НЕ типа ТТЛШ

Тип	ТТЛ	ТТЛ	ТТЛШ	ТТЛШ	ТТЛШ
Серия	К155	К134	К1530	К555	К1533
Pсрпотр,мВт	≤20,0	≤2,0	≤35	≤4	≤4
τзд,нс	≤19,0	≤80,0	≤5,0	≤20,0	≤20

Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ элементы)

Вх2	Вх1	Вых1/ ИЛИ-НЕ	Вых2/ ИЛИ
		1 (-0,9)	0 (-1,7)

P_потр = 25 – 30 мВт, τ_зд= 0,5 – 3 нс (серия 1500).

Рисунок 4 – Логический элемент типа ЭСЛ с выходами ИЛИ-НЕ/ ИЛИ

4.4 Интегрально-инжекционная логика (И²Л)

4.4.1 Принцип действия И²Л

U1	U2	Iб3	Iб4	Iвых	Uвых

Рисунок 5 – Логический элемент ИЛИ-НЕ типа И²Л

4.4.2 Элемент ИЛИ-НЕ /ИЛИ на основе И²Л

Вх1	Вх0	Вых1	Вых2

Рисунок 6 – Логический элемент ИЛИ-НЕ/ИЛИ типа И²Л

Особенности выходных каскадов

Схема с открытым коллектором

Рисунок 8 – Схема с открытым коллектором

Схема с тремя состояниями ( Z - состоянием)

Рисунок 9 – Схема с тремя состояниями

Логические элементы на базе МОП - транзисторов

а) б)

Рисунок 2 – Логические элементы ИЛИ-НЕ (а) и И-НЕ (б) на МОП-транзисторах n-типа

P_потр = 0,1 – 1,5 мВт, τ_зд= 1 – 100 нс

а) б)

Рисунок 3 – Логические элементы И-НЕ (а) и ИЛИ-НЕ (б) на КМОП-транзисторах

P^стат_потр = 100 мВт, P^динам_потр = 1 - 5 мВт, τ_зд= 10 – 100 нс

Основные параметры и свойства БЛЭ

Совместимость входных и выходных уровней сигналов

Для надежной работы и выполнения заданных логических функций диапазон уровней выходных сигналов БЛЭ для лог.1 и лог.0 (заштрихованная область) должен находиться в диапазоне уровней входных сигналов БЛЭ для лог.1 и лог.0 в случае температурных изменений или технологических разбросов уровней в процессе производства.

4.2 Нагрузочная способность:

· Коэффициент объединения по входу К_об = 2 – 8;

· Коэффициент разветвления по выходу К_разв = 4 – 10.

Для мощных цифровых усилителей К_разв = 20 – 30.

Передаточная характеристика.

.

Формирующее свойство (свойство квантования сигнала).

Статическая помехоустойчивость.

Динамическая помехоустойчивость

Временные параметры

4.7 Потребляемая мощность Р_потр.

4.8 энергия переключения Э_пркл = t_ср. ×Р_потр

4.9 Технологический разброс электрических и конструкционных параметров.

4.10 Условия эксплуатации, характеризуемые последовательностью дестабилизирующих факторов: диапазон рабочих температур, допустимое изменение напряжений питания, допустимые механические воздействия.

.

Сравнение основных параметров БЛЭ

5.1 Элементы типа ТТЛ, ЭСЛ, И²Л, n-МОП и p-МОП, К-МОП: преимущества и недостатки.

Серия	Тип	tвкл зд ,нс	Pпотр , мВт
ТТЛ		≤19   ≤80	≤20   ≤2
ТТЛШ	К531	≤5	≤35
ТТЛШ	К555
КМОП	К561		0,7 – стат режим   1-5 – динам режим
ЭСЛ		0,5-3	25-30
n-МОП		1-100	0,1-1,5 – динам режим