Рассмотрены внутренняя структура семейств микросхем стандартной логики, их электрические характеристики, а также особенности применения стандартных логических микросхем различных семейств и совместного использования при разработке электронных устройств. <...> БАЗОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ СЕМЕЙСТВА ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ Интегральные микросхемы стандартных серий устройств на транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ) существуют уже на протяжении более 30 лет. <...> Устройства на ТТЛ до сих пор используются в качестве связующего звена между более сложными частями цифровых систем. <...> Базовым элементом схем ТТЛ является элемент 2И-НЕ (рис. <...> Характеристики входов элементов ТТЛ обусловлены внутренней структурой многоэмиттерного транзистора VT1 (фактически VT1 эквивалентен группе диодов, каждый из которых заменен эмиттером). <...> И, наоборот, транзистор окажется запертым, если подать на все эмиттеры одновременно обратное напряжение смещения. <...> Многоэмиттерные транзисторы могут иметь до восьми входов, т. е. на их основе можно построить элемент И-НЕ с восемью входами. <...> Следует обратить внимание, что на выходе схемы транзисторы VT3 и VT4 включены в виде двухтактного каскада. <...> Схема базового логического элемента ТТЛ 2И-НЕ (а) и диодного эквивалента многоэмиттерного транзистора VT1 (б) 1.1. <...> Функционирование схемы базового логического элемента в состоянии выхода с низким уровнем напряжения Анализ схемы элемента 2И-НЕ можно упростить, используя диодный эквивалент многоэмиттерного транзистора VT1 (рис. <...> Рассмотрим случай, когда на выходе логической схемы появляется низкий уровень напряжения (рис. <...> Такой уровень напряжения на катодах диодов VD2 и VD3 выключит оба диода, поэтому они практически не будут пропускать через себя ток. <...> Напряжение +5 В источника питания приведет к протеканию тока через резистор R1 и диод VD4 на базу транзистора VT2, который при этом включится. <...> В то же время ток с коллектора транзистора VT2 4 Рис. <...> Схема базового <...>
Семейства_стандартных_логических_интегральных_микросхем._Электрические_характеристики_и_особенности_применения.pdf
УДК 621.382.3(075.8)
ББК 32.852.3
М56
Рецензенты: О.В. Андрюшин, В.А. Панков
М56
Мещерякова Р.И.
Семейства стандартных логических интегральных микросхем.
Электрические характеристики и особенности применения
: учеб. пособие / Р.И. Мещерякова. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2010. – 37, [3] с. : ил.
Рассмотрены внутренняя структура семейств микросхем стандартной
логики, их электрические характеристики, а также особенности
применения стандартных логических микросхем различных семейств
и совместного использования при разработке электронных устройств.
Для студентов, изучающих курс «Схемотехническое проектирование
микроэлектронных устройств».
УДК 621.382.3(075.8)
ББК 32.852.3
-МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Базовый логический элемент семейства транзисторно-транзисторной
логики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1. Функционирование схемы базового логического элемента
в состоянии выхода с низким уровнем напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2. Функционирование схемы базового логического элемента
в состоянии выхода с высоким уровнем напряжения . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3. Функционирование схемы базового логического элемента
в режиме нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4. Функционирование схемы базового логического элемента
в режиме источника тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5. Схема двухтактного выхода базового логического элемента
2И-НЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. Технические характеристики микросхем транзисторно-транзисторной
логики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1. Напряжение питания, диапазон значений рабочих температур
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2. Уровни напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3. Задержки распространения сигнала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3. Характеристики различных серий микросхем транзисторнотранзисторной
логики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1. Серия 531 (74S) на базе транзисторов Шоттки . . . . . . . . . . . . . 12
3.2. Серия 555 (74LS) на маломощных транзисторах Шоттки . . . 13
3.3. Серия 1530 (74AS) на улучшенных транзисторах Шоттки . . 14
3.4. Серия 1533 (74ALS) на маломощных улучшенных транзисторах
Шоттки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.5. Серия 1531 (74F) быстродействующих микросхем транзисторно-транзисторной
логики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.6. Сравнение характеристик различных серий транзисторнотранзисторной
логики. Коэффициент разветвления. . . . . . . . . . . . . . . . 15
4. Особенности применения микросхем транзисторно-транзисторной
логики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
37
Стр.37
4.1. Неподключенные (плавающие) входы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2. Переходные процессы по току. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.3. Система обозначений микросхем. Применение микросхем
разных серий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5. Общие сведения о МОП-технологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1. Полевой канальный МОП-транзистор. Ключи на полевых
транзисторах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.2. Цифровые схемы на полевых транзисторах . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.3. Комплементарная КМОП-логика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6. Характеристики различных серий микросхем КМОП . . . . . . . . . . . 28
6.1. Серии 164/176 (зарубежные аналоги СD4000/MC14000) . . . . 28
6.2. Серии КР1564 (зарубежный аналог SN74HC) 564 (зарубежный
аналог SN54HC), 74HCT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.3. Серии 1554Т (SN54AC), IN74AC, IN74ACT (улучшенные
КМОП-структуры) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.4. Напряжение источника питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.5. Логические уровни напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.6. Запас помехоустойчивости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.7. Мощность рассеяния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7. Особенности применения микросхем КМОП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7.1. Неиспользуемые входы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7.2. Чувствительность к статическому электричеству . . . . . . . . . . . 33
7.3. Фиксация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Стр.38