Импульсные устройства. Основные понятия и определения импульсной техники. Электронные ключи. Интегральные логические схемы, страница 20

            -Передаточная характеристика. Это зависимость выходного напряжения ИЛС от напряжения на одном из её входов при фиксированных значениях на других.  На рис.3.1 показан типичный вид передаточной характеристики ИЛС, предполагающий инвертирующий характер логики. Напряжения  и  близки к напряжениям логической единицы и нуля. В зависимости от схемной реализации это могут быть величины близкие к напряжению питания и напряжению насыщения.

Рис.3.4

Диаграмма рис.3.1 показывает переход транзистора ИЛС под воздействием изменения  от отсечки в насыщение через активный режим.

            -Помехоустойчивость.   Помехоустойчивость ИЛС как ключевых элементов определяется напряжением помехи, при котором ёще не происходит ложного переключения. Как отмечалось при рассмотрении граничных состояний транзистора в ключевом режиме, помехоустойчивость определяется напряжением открывающей или закрывающей помехи, которая выводит транзистор в активный режим. Для оценки допустимой величины такой помехи используем рис.3.4, где ко входу ИЛС  приложено напряжение логической единицы (точка 1). Предполагается, что к выходу ИЛС подключена цепочка последовательно включенных идентичных элементов. Напряжение на выходе первой схемы  поддерживает схему-нагрузку в состоянии насыщения. Приложение ко входу помехи запирающей полярности  переводит схему в точку  и напряжение на  выходе ИЛС увеличивается. Однако на начальном участке передаточной характеристики коэффициент передачи невелик:  и на вход следующей ИЛС  действует ослабленное напряжение помехи  , которое последовательно уменьшается на выходе второй и последующих ИЛС, сохраняя правильное алгоритмическое состояние цепочки элементов. По мере увеличения напряжения помехи коэффициент передачи  возрастает и при достижении  ослабление помехи  изменяется на усиление, при этом первая или последующие ИЛС переходят в неалгоритмическое состояние.  Поэтому допустимую величину помехи определяют из условия  (точка  на рис.3.4):   . Аналогичным образом допустимую помеху открывающей полярности для схемы в состоянии  определим в точке :  .  Помехоустойчивость ИЛС к открывающим и закрывающим помехам определяется различными свойствами схем и поэтому может заметно различаться, как на рис.3.4. Заметим, что приведенная оценка помехоустойчивости относится к медленным, квазистатическим помехам. Если длительность помехи много меньше времени переключения схемы, то такая помеха не представляет опасности.  Наиболее сложный для анализа случай, когда длительность помехи и время переключения  схемы близки обычно требует  конкретного решения.

- Параметры быстродействия.

ИЛС используются в достаточно длинных логических цепочках, в которых длительность фронта переключения, как было показано в (2.2.6), достаточно быстро устанавливается на уровне около  одиночного ключа и в последующих каскадах практически не увеличивается. Поэтому длительность переключения отдельных каскадов при оценке быстродействия сложного устройства представляет незначительный интерес и переходный процесс моделируется линейно-ломанными функциями  или даже ступенчатыми, а инерционные свойства ключа задаются временами  задержки, которые могут различаться для процессов насыщения и отсечки транзистора (рис.3.5).

Рис.3.5

При этом быстродействие ИЛС определяется единственным параметром: средним временем задержки распространения

.                                (3.2.1)

Как было показано в (2.4.3),  при прохождении цепочки ИЛС время задержки возрастает пропорционально числу элементов . Использование этого правила является наиболее распространённым практическим способом оценки быстродействия цифрового устройства.

-Потребляемая мощность.  В ключевых каскадах ИЛС в статическом режиме нуля или единицы  расходуется электрическая мощность постоянного тока за счёт протекания токов через резисторы,  которая может отличаться для режимов отсечки и насыщения.  Среднюю величину такой мощности называют статической потребляемой мощностью. Как отмечалось в 2.2.8,   статическая мощность, расходуемая на транзисторах в ключевом режиме, пренебрежимо мала: либо ток транзистора в режиме отсечки близок к нулю, либо напряжение на коллекторе насыщенного транзистора весьма мало.