Устройство кодера букв фамилии студента. Основная элементная база устройства – логические микросхемы ТТЛ серии

Поэтому возникают временные задержки в распространении входного импульса. (Реакция элемента на фронт и спад импульса.) Так как входной и выходной импульсы имеют непрямоугольную форму, то их длительности t_вх и t_вых определяются на уровне 0,5U, где U - напряжение, принятое за уровень лог.1 (рис.1).

Различают следующие временные параметры базовых элементов:

·  t^1.0_{зд. р} - время задержки распространения сигнала при включении ЛЭ (перехода из состояния лог.1 в состояние лог.0 или, условно, перехода 1®0);

·  t^0.1_{зд. р} - время задержки распространения сигнала при выключении логического элемента (перехода 0®1);

·  t^1.0_зд. - время задержки включения элемента (задержка фронта выходного импульса);

·  t^0.1_зд.  - время задержки выключения элемента (задержка спада выходного импульса);

·  t^1.0 - время включения ЛЭ (длительность фронта выходного импульса);

·  t^0.1 - время выключения элемента (длительность спада выходного импульса).

Указанные параметры, кроме задержек распространения t^1.0_{зд. р} и t^0.1_{зд. р}, определяются на уровнях 0,9U и 0,1U от уровней напряжения, принятого за лог.1, и соответственно, принятого за лог.0. На рис.2.12 за уровень лог.0 принято напряжение, равное нулю. Обычно временные параметры измеряются для базовых ЛЭ ИМС стандартного исполнения в нормальных условиях эксплуатации при нормированной нагрузке. Например, для ИМС ТТЛ К155 нормированными условиями определения временных параметров являются температура +25°С, ёмкость нагрузки С £ 15пФ, коэффициент разветвления по выходу К_раз=10.

За основные временные параметры принимаются t^1.0_{зд. р} и t^0.1_{зд. р}. Как видно из диаграмм рис.2.12, задержка при выключении элемента (2И-НЕ) приближённо в 2 раза больше задержки распространения при его включении. Для ЛЭ стандартного исполнения t^1.0_{зд. р} @ 15нс и t^0.1_{зд. р} @ 22…29 нс. С цепями коррекции эти параметры имеют следующие значения t^1.0_{зд. р} @ 7нс и t^0.1_{зд. р} @ 13нс. Такие соотношения объясняются, прежде всего, затратами времени на рассасывание неосновных носителей тока транзисторов выходного каскада при выходе их из режима насыщения.

Для расчёта граничной рабочей частоты переключений ЛЭ обычно используется усреднённая задержка t _{зд. ср. р} распространения сигналов, определяемая по формуле

t _{зд. ср. р} = (t^1.0_{зд. р} + t^0.1_{зд. р}) / 2.                          (2)

Согласно формуле (2) для серий ИМС ТТЛ стандартного исполнения граничная рабочая частота составит

F_гр = 1 / t _{зд. ср. р} =2·10⁹/ (t^1.0_{зд. р} + t^0.1_{зд. р}) = 2·10⁹/ (15+25) = 50Мгц.

Установлено, что граничная частота переключений сильно зависит от ёмкости нагрузки, рабочей температуры переходов транзисторов и нагрузки базовых элементов ИМС. Поэтому в справочной литературе приводятся заниженные данные по граничным частотам в расчёте на самые худшие условия работы устройства.

Быстродействие спроектированного комбинационного устройства оценивается суммарной задержкой распространения входного сигнала по самой «длинной» цепи его передачи на выход (выходы) устройства. Если устройство имеет несколько выходов и несколько входов, то выбираются логические элементы, образующие самый длинный путь передачи входного сигнала к соответствующему выходу.

Параметры t^1.0_{зд. р} и t^0.1_{зд. р} для каждой микросхемы, как правило, приводятся в справочниках по ИМС. Причём у многофункциональных микросхем со многими функционально неравнозначными входами задержки распространения могут быть различными, и для оценки их быстродействия следует выбрать наибольшие задержки. Затем по формуле (2) следует рассчитать среднюю задержку для каждого логического элемента и соответственно для каждой микросхемы. Суммарная задержка, положенная в основу оценки быстродействия, рассчитывается по формуле

,                                 (3)

где t_{зд. ср. р. i} - средняя задержка распространения для i-того логического элемента, а k - число логических элементов, образующих самый длинный путь передачи входного воздействия.

Следует отметить, что в сериях ИМС ТТЛш транзисторы базовых элементов (транзисторы Шотки) не работают в режиме насыщения, благодаря наличию отрицательной обратной связи по напряжению, поэтому задержки распространения сигналов через такие элементы значительно меньше, а быстродействие соответственно больше (см. табл.2).

Исходя из  всего вышесказанного можно сделать вывод:  устройства на интегральных схемах находя и будут  находить  применение  не  только  в вычислительных системах,  но и в других сферах деятельности человека,  и безусловно, найдут широкое применение в повседневной жизни людей.

Учебным планом подготовки по специальности Т.07.02 "Промышленная электроника" установлена дисциплина "Электронные цепи