Цифровые устройства как учебная дисциплина, страница 9

Серии логических элементов отличаются технологией изготовления и схемотехническими решениями.

К основным сериям относятся следующие:

Ø Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ).

Ø Транзисторно-транзисторная логика, выполненная по технологии Шотки (ТТЛШ).

Ø МОП-транзисторная логика (МОПТЛ) (МОП – метал-окисел-

полупроводник), т.е. это транзисторная логика, построенная с использованием полевых транзисторов. МОП-транзисторная логика бывает двух типов – p-канальная и n-канальная.

Ø Комплементарная МОП-транзисторная логика (КМОПТЛ). Слово

комплементарная означает, что такая логика использует в своей схемотехнике МОП-транзисторы p- и n-каналов одновременно.

Ø Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ).

Ø Инжекционная логика (И²Л).

Не смотря на различия в технологии изготовления, все логические элементы характеризуются рядом общих параметров. Перечислим основные из них:

1.  Быстродействие, которое определяется среднеарифметическим значением от

задержек включения и выключения, т.е.

.

По этому параметру все логические элементы можно разделить на несколько классов:

a)  Сверхбыстродействующие логические элементы. Это те, у которых

быстродействие t_ср меньше 5 нс.

b)  Быстродействующие – 5<t_ср<10 нс.

c)  Среднего быстродействия – 10<t_ср<100 нс.

d)  Низкого быстродействия – t_ср>100 нс.

К цифровым ИМС низкого быстродействия относится МОПТЛ.

ТТЛ относится к ИМС среднего быстродействия.

ЭСЛ – быстродействующая логика. Не смотря на то, что этот вид логики не получил широкого распространения, однако, данная логика позволяет получать некоторые сверхбыстродействующие функции.

ТТЛШ по данной классификации находятся между быстродействующими ИМС и среднего быстродействия.

КМОП – между низким и средним быстродействием.

2.  Потребляемая мощность. Оценивается среднеарифметическим значением

потребляемой логическим элементом мощности во включенном и выключенным состояниями. По этому параметру в каждой технологической серии присутствуют мощные и маломощные модификации. При этом, в зависимости от мощности модификации меняется и быстродействие ИМС. Повышение мощности, как правило, является следствием повышения быстродействия и наоборот, чем ниже быстродействие модификации, тем ниже её потребляемая мощность.

3.  Помехоустойчивость. Характеризуется наименьшим уровнем напряжения,

которое, будучи добавленным, к полезному сигналу, вызывает ошибочные переключения логического элемента.

4.  Динамическая (импульсная) помехоустойчивость. Характеризуется не

только амплитудой, но и длительностью мешающего сигнала, который, будучи добавленным, к полезному сигналу, так же, вызывает ошибочные переключения. Динамическая помехоустойчивость тесно связана с таким параметром ИМС, как быстродействие, поскольку логические элементы с низким быстродействием не реагируют на импульсные помехи, длительность которых не превышает t_ср.

5.  Уровень логической единицы – это то максимальное входное напряжение,

при котором схема переключается из нулевого логического состояния в единичное. Уровень логического нуля – это то минимальное входное напряжение, при котором схема переключается из единичного состояния в нулевое (для положительной логики).

Для негативной логики, соответственно, наоборот.

6.  Коэффициент объединения по входу – это число, показывающее количество

выходов логических элементов, одновременно подключаемых к 1 входу.

7.  Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность) – это

число, показывающее количество входов логических элементов этой же серии, одновременно подключаемых к одному выходу.