Выбор и описание элементной базы - Конструирование СВТ
На сегодняшний день существует 6 основных технологий [1, 4, 5, 6, 7] изготовления микросхем по:
- 1. Транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ); 2. Транзисторно-транзисторной логике с использованием транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки (ТТЛШ); 3. Эмиттерно-связанной логике (ЭСЛ); 4. Интегральной инжекционной логике (И2Л); 5. МОП транзисторной логике (МОПТЛ). МОП (МДП) - металл-окисел (диэлектрик)-полупроводник; 6. МОП транзисторной логике на комплиментарных ключах (КМОПТЛ).
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы, которые изготавливаются по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью.
Транзисторно-транзисторная логика с использованием транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки (ТТЛШ)
Пришли на смену цифровым микросхемам, которые изготавливались по технологии ТТЛ.
Принципиальное отличие ТТЛШ - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем ТТЛШ не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их p-n-переходов. В результате при сохранении и повышении быстродействия удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в 6...10 раз.
Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ)
Достоинства:
- 1) Высокое быстродействие (малое время задержки распространения сигнала), обеспечивается следующими факторами: транзисторы находятся в активном режиме (не в режиме насыщаются) (TЗ. ср.=4,6 нс); 2) применение на выходах эмиттерных повторителей обеспечивает ускорение процесса перезаряда емкостей, подключенных к выходам 3) транзисторы включены по схеме, близкой к схеме включения с общей базой, что улучшает частотные характеристики транзисторов и ускоряет процесс их переключения; 4) на выходах стоят эмиттерные повторители и, следовательно, увеличивается нагрузочная способность; 5) широкие логические возможности, т. к. схема имеет два выхода.
Недостатки:
- 1) большая потребляемая мощность, т. к. в схеме переключаются большие токи; 2) сравнительно низкая помехоустойчивость элемента, т. к. выбран малый перепад логических уровней U1 - U0 = 0,8 В.
Интегральная инжекционная логика (И2Л)
Достоинства:
- 1) Используется пониженное напряжение питания (1 В); 2) малая потребляемая мощность, т. к. в схеме протекает ток мкА, а UПит=1 В; 3) обеспечивают высокую степень интеграции (нет изоляционных карманов); 4) при изготовлении схем И2Л используется те же технологические процессы, что и при производстве интегральных схем на биполярных транзисторах, но оказывается меньшим число технологических операций и необходимых фотошаблонов; 5) хорошо согласуются с элементами ТТЛ.
Недостатки:
- 1) Небольшая помехоустойчивость, т. к. логический перепад 0,50,8 В; 2) Быстродействие ниже, чем в схемах ЭСЛ.
МОП транзисторная логика (МОПТЛ)
Достоинства:
- 1) большая помехоустойчивость, т. к. высокий логический перепад; 2) высокая нагрузочная способность, т. к. схема имеет малое выходное сопротивление (RВых); 3) высокая степень интеграции, т. к. нет изолирующих каналов.
Недостаток:
Низкое быстродействие, т. к. емкость нагрузки (CН) заряжается через большое входное сопротивление (RВх).
МОП транзисторная логика на комплиментарных ключах (КМОПТЛ)
Достоинства:
- 1) Выше быстродействие, т. к. СН заряжается через открытый транзистор; 2) КМОП-схема характеризуется весьма малым потребляемым током (а следовательно, и мощности) от источника питания; 3) Меньше напряжение питания (UПит).
Недостаток:
Быстродействие меньше, чем у ЭСЛ, но по мере развития технологий этот недостаток устраняется.
Основная особенность микросхем КМОП - ничтожное потребление тока в статическом режиме - 0,1...100 мкА. При работе на максимальной рабочей частоте потребляемая мощность увеличивается и приближается к потребляемой мощности наименее мощных микросхем ТТЛ.
Исходя из сказанного выше, выбираются элементы серии КР1533, которые изготавливаются по технологии ТТЛШ, т. к. они обладают достаточно высоким быстродействием, обширной номенклатурой и сравнительно малой потребляемой мощностью. Микросхемы этой серии имеют большой порог переключения и, как следствие, наибольшую помехоустойчивость.
Напряжение питания микросхем серии КР1533 - +5 В 10%.
Стандартные выходные уровни лог.1 для серий К155, К555 и КР1533 составляют 2,4...2,7 В, лог.0 - 0,6...0,5 В.
Выбраны микросхемы: дешифратор - К1533ИД3; счетчик - КР1533ИЕ9; сумматор - К555ИМ6; регистры - КР1533ИР35 и КР1533ИР16; элементы ИЛИ-НЕ - К1533ЛЕ1 и КР1533ЛЕ4; конъюнкторы - КР1533ЛИ1 и КР1533ЛИ6; элементы ИЛИ - КР1533ЛЛ4; элементы НЕ (инверторы) - КР1533ЛН1; элементы М2 - КР1533ЛП5; D-триггер - КР1533ТМ2.
Микросхемы выпускают в пластмассовых корпусах с 8, 14, 16, 20, 24, 28 выводами, температурный диапазон их работоспособности:
-10...+70°С. Часть микросхем серий К155 и К555 выпускают в керамических корпусах (их обозначение КМ155 и КМ555), температурный диапазон работоспособности таких микросхем -45...+85°С.
В табл.2.3 приведены обозначения рассматриваемых микросхем, функциональное назначение, число выводов корпуса, средняя потребляемая мощность, средняя задержка распространения сигнала и номер рисунка, на котором приведено графическое изображение микросхемы.
В функциональном назначении буква Z означает, что выходы могут переводиться в высокоимпедансное состояние.
Выводы питания:
- 1) микросхема К1533ИД3 - +UПит подводят к 24-ому выводу, общий провод (GND) - к 12-ому выводу. 2) микросхемы К1533ИЕ9, К555ИМ6 - +UПит - 16 вывод, общий провод (GND) - 8 вывод. 3) микросхем К1533ИР35 - +UПит - 20 вывод, общий провод (GND) - 10 вывод. 4) микросхемы К1533ЛЕ1, К1533ЛЕ4, К1533ЛИ1, К1533ЛИ6, К1533ЛЛ4, К1533ЛН1, К1533ЛП5, К1533ТМ2, - +UПит - 14 вывод, общий провод (GND) - 7 вывод.
Таблица 2.3
Основные параметры используемых микросхем [6]
Обозначение микросхемы |
Функциональное назначение |
Число выводов корпуса |
РСр, мВт |
Tз. ср, нс |
Номер рисунка |
К1533ИД3 |
Дешифратор 4-16 |
24 |
75 |
33 |
2,5 а) |
КР1533ИЕ9 |
Десятичный синхронный счетчик |
16 |
105 |
20,5 |
2,5 б) |
К555ИМ6 |
Четырехразрядный сумматор |
16 |
200 |
21 |
2,5 в) |
КР1533ИР16 |
Четырехразрядный сдвигающий регистр (Z) |
14 |
150 |
28 |
2,5 н) |
КР1533ИР35 |
Восьмиразрядный регистр хранения информации |
20 |
120 |
15 |
2,5 г) |
К1533ЛЕ1 |
4 элемента 2ИЛИ-НЕ |
14 |
15,5 |
11 |
2,5 д) |
КР1533ЛЕ4 |
3 элемента 3ИЛИ-НЕ |
14 |
14,5 |
12 |
2,5 е) |
КР1533ЛИ1 |
4 элемента 2И |
14 |
16 |
12 |
2,5 ж) |
КР1533ЛИ6 |
2 элемента 4И |
14 |
8 |
18 |
2,5 з) |
КР1533ЛЛ4 |
4 элемента 2ИЛИ |
14 |
39 |
10,5 |
2,5 и) |
КР1533ЛН1 |
6НЕ |
14 |
12 |
12 |
2,5 к) |
КР1533ЛП5 |
4 сумматора по модулю 2 |
14 |
30 |
13 |
2,5 л) |
КР1533ТМ2 |
2 D-триггера |
14 |
20 |
15,5 |
2,5 м) |
Похожие статьи
-
Описание схемы контроля на появление недопустимых входных кодов - Конструирование СВТ
Схема контроля на появление недопустимых кодов (более 1001 (2) ) и логика работы схемы представлена на рис. 2.2 и табл. 2.1. Логика работы схемы контроля...
-
Электрическая функциональная схема арифметического устройства для выполнения сложения и вычитания десятичных чисел представлена на рис. 2.4. Отдельно...
-
В связи с увеличением и расширением современной элементной базы, в настоящее время все более популярно стало использование радиопередающих устройств на...
-
Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) (фазовой (ФМ)) модуляции [3, 4, 5]. Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда...
-
Выбор элементной базы - Разработка измерителя температуры охлаждающей жидкости
Выбор резисторов При выборе резисторов, прежде всего, обращаем внимание на их габариты, стоимость и надежность, которая обусловлена наработкой на отказ....
-
Выбор элементной базы. Резисторы. С2-29В - Блок сопряжения телефонной связи
Металлодиэлектрические, прецизионные, изолированные, для навесного монтажа. Предназначены для работы в высокочастотных электрических цепях постоянного,...
-
Расчет и выбор элементов задатчика интенсивности Предполагаемая принципиальная электрическая схема задатчика интенсивности изображена на рис.5.1. Рис....
-
МОТОРНЫЕ МАСЛА В инструкциях по эксплуатации автомобилей Отечественного автопрома обозначение моторных масел определено ГОСТ 17479.1-85 и включает в себя...
-
Электрическая принципиальная схема арифметического устройства для выполнения сложения и вычитания десятичных чисел представлена на графическом листе Э3....
-
Сила давления газов и сила инерции ПДМ, действующие на расчетном режиме двигателя вдоль оси цилиндра, рассматриваются совместно, поэтому для каждого...
-
Выбор микропроцессора - Система автоматического регулирования гидроакустикой батискафа
Микропроцессор характеризуется очень большим числом параметров и качеств, поскольку он, с одной стороны, функционально является сложным программно -...
-
Выбор материала шатуна Для изготовления шатуна бензинового автомобильного двигателя (n=6000 об/мин) выбираем в качестве материала шатуна сталь 18Х2Н4МА,...
-
Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой (1), А затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте 0 ....
-
На рис. 2.1 показана электрическая структурная схема арифметического устройства для выполнения сложения и вычитания десятичных чисел с контролем на...
-
Для обеспечения заданной частоты квазирезонанса (=2 кГц) (согласно формуле для частоты квазирезонанса RC-генератора - R1=R2, C1=C2) Выбираем, резистор...
-
Построение структурной схемы автомата (рис. 10) осуществляется по результатам минимизаций функций по картам Карно. Схема состоит из четырех блоков:...
-
Расчет мощности потребляемой схемой арифметического устройства для выполнения сложения и вычитания десятичных чисел Мощность, потребляемая всем...
-
Подшипники качения выбираем из таблиц 24.15[2], 24.15[2] в зависимости от диаметров dп валов. Для входного вала подшипник 36207 ГОСТ 831-75 2 шт. d=35...
-
Диаметр цилиндра: D=0,081 м. Ход поршня: S=0,077 м. Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: е=9,5. Число цилиндров:...
-
Для реализации ПУ выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным п-р-п универсальным низкочастотным маломощным....
-
Описание ПУ Преобразователь уровней (ПУ) - специальная схема, преобразующая выходные сигналы цифровой ИС (интегральная схема) одного типа во входные...
-
Для проведения диагностики и установки сигнализации на автомобиль SsangYong нам потребуется технологическое оборудование, инструмент и расходные...
-
Выбор и обоснование схемы электрической структурной - Блок сопряжения телефонной связи
В данном дипломном проекте рассматривается схема блока сопряжения. Блок представляет собой устройство с двумя усилителями и кнопкой вызова внешнего...
-
Расчет и выбор емкости аккумуляторной батареи - Электропреобразовательные устройства
Определяем номинальное значение напряжения на зажимах АБ (напряжение содержания UАБ ном) для нормального режима работы ЭПУ. UАБ ном=2.23n=2.23-28=62.44В....
-
Выбор схемы УМ Схема усилителя для стационарной аппаратуры 1-ой и высшей групп сложности представлена на рис. 2.1. В такой аппаратуре допустимо...
-
Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ В соответствии со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится...
-
Обоснование выбора электрической принципиальной схемы - Умножитель частоты
Выбранная структурная схема является однокольцевым УЧ. В настоящее время характеристики, указанные в техническом задании, хорошо реализуются на...
-
Основные сведения об элементной базе устройства - Плата КП632
Устройство построено на цифровых элементах. Элемент DD1 представляет собой микросхему 133АГ3. Рис. 1.1. Микросхема К155АГ3 Микросхема К155АГ3 (рис. 1.1)...
-
Выбор номинала резистора - Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с К572ПВ1
Если на входе ПУ уровень логического "0" элемента KI55JIA3: UВХ=U0ТТЛ = 0,4 В, то транзистор КТ503А, выполняющий в ПУ функции VT, находится в отсечке, т....
-
Выбор усилительного полупровдникового прибора Сложность современных радиоэлектронных систем наряду со специфическими радиотехническими требованиями...
-
Описание структурной схемы - Разработка радиопередающего устройства
Рис. 1. Структурная схема РПУ. Проектирование любого устройства начинается с составления структурной схемы. Структурных схем частотной манипуляции много,...
-
Напряжения питания выходного каскада выбирают из условия Е=Uнm + U, (2.1) Где U равно сумме минимального напряжения на источнике тока Iо (1-2В) и...
-
Выбор типа источника излучения и фотоприемника, их параметры Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: л...
-
Краткий обзор существующих технологий систем абонентского радиодоступа приведен в таблице 2.1, где представлены наиболее популярные технологии...
-
Полупроводниковые твердые схемы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Твердые схемы представляют собой устройства, состоящие из кристаллов полупроводника, выполняющих функции активных и пассивных элементов схемы без внешних...
-
В зависимости от мощности и назначения электропривода могут применяться различные силовой схемы реверсивных тиристорных преобразователей [1,4]. Нужно...
-
При выборе потребителей-регуляторов не следует забывать о затратах на саму систему управления. Количество потребителей-регуляторов должно быть небольшим,...
-
Обоснование выбора технологии FTTB. - Проект сети широкополостного доступа по технологии FTTB
- Повышенная надежность. Как известно из практики, наибольшее число отказов приходится именно не на ВОЛС, а на коаксиальные сети. Ввиду наличия каскадно...
-
Микросхемы характеризуются следующими параметрами: Максимальное напряжение питания, Максимальное напряжение на входе и на выходе, Максимальный выходной...
-
В таблице приведены усредненные типовые значениянекоторых параметров микросхем, выполненных по различным технологиям. В различных справочникахприведенные...
Выбор и описание элементной базы - Конструирование СВТ