Характеристики интегральных микросхем
Рис.1
Рис.2
В любую серию микросхем входят схемы, выполняющие логические функции «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ», называемые основными схемами.
Существуют диодно-транзисторные микросхемы и транзисторно-транзисторные микросхемы. В них операция «НЕ» осуществляется при помощи простого или сложного инвертора, а операция «И»(«ИЛИ») с помощью диода и резистора или многоэмиттерного транзистора и резистора. Эта схема называется ТТЛ(транзисторно-транзисторная логика).
Выходные характеристики ДТЛ и ТТЛ представлены на рис.1. В открытом состоянии во входной цепи этих схем течет малый положительный ток. В закрытом состоянии течет большой ток, вытекающий из микросхемы.
Передаточная характеристика микросхемы представлена на рис.2. От числа нагрузок микросхемы зависит уровень «0».
Основные параметры интегральных микросхем
К числу основных параметров относятся:
Статическая помехоустойчивость;
Потребляемая мощность;
Средняя задержка сигнала;
Коэффициент объединения по входу;
Коэффициент объединения по выходу.
Их можно разделить на 2 группы:
К первой группе относятся коэффициент объединения по входу и коэффициент объединения по выходу.
Эти параметры характеризуют логические возможности систем и определяют их допустимые сочетания в сложных устройствах.
Ко второй группе параметров относятся статическая помехоустойчивость, средняя задержка сигнала и средняя потребляемая мощность.
Эти параметры могут принимать абсолютные значения.
Коэффициент объединения по входу.
Этот коэффициент обозначается буквой m и определяет максимальное число входов логической схемы. Чем больше m, тем шире логические возможности схемы и тем меньшее число схем требуется для создания сложного устройства. Для разных типов логических схем коэффициент объединения может составлять от 2 до 10. Увеличение коэффициента объединения ограничено ухудшением других основных параметров схемы.
Коэффициент объединения по выходу.
Обозначается буквой n и характеризует максимальное число схем, аналогичных рассматриваемой, которые могут одновременно подключаться к ее выходу. Чем больше n, тем больше логические возможности схемы и тем меньше число схем, необходимых для построения сложных устройств. n обычно меняется от 4 до 25. Увеличение n ограничено тем, что с ростом числа нагрузок ухудшается другие основные параметры схемы, главным образом, статическая помехоустойчивость и средняя задержка сигнала.
Статическая помехоустойчивость.
Она характеризует максимально допустимую величину напряжения статической помехи, при которой сохраняется работоспособность схемы. Существует помехоустойчивость закрытых схем (высокий уровень выходного напряжения) и открытых схем (низкий уровень выходного напряжения). Под статическими помехами понимают такие помехи, величина которой остается постоянной в течение времени, значительно превышающего длительность переходных процессов схемы. В качестве основного параметра, характеризующего статическую помехоустойчивость, обычно принимают максимально допустимую амплитуду отпирающих и запирающих помех, которые не приводят к сбою их работы. Иногда используют не абсолютные значения помех, а их отношения к логическому перепаду:
Коэффициент
помехоустойчивости:
Потребляемая мощность.
Этой формулой определяется мощность, потребляемая схемой от источника питания.
Ej – напряжение j-ого источника питания.
Ij – ток в соответствующем выводе схемы.
Мгновенная мощность потребляемой схемы непостоянна. Она зависит от того, в каком состоянии находится схема, и изменяется при переключении схемы. Обычно используют не мгновенную, а среднюю мощность, которая получается при усреднении мгновенной мощности за небольшой промежуток времени.
ТТЛ характеризуется малой потребляемой мощностью в статическом режиме и большой потребляемой мощностью при переключении. В них в процессе переключения значительно возрастают токи в цепи питания, поэтому средняя потребляемая мощность зависит от частоты переключения. В справочниках дают среднюю потребляемую мощность при максимальной частоте следования входных импульсов со скважностью, равной 2.
Средняя задержка прохождения сигнала.
