Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Января 2013 в 22:29, контрольная работа
Амплитудная передаточная характеристика UВЫХ = f(UBX) определяет формирующие свойства ЛЭ, его помехоустойчивость, амплитуду и уровни стандартного сигнала. Вид характеристики зависит от типа логического элемента (ЭСЛ, ТТЛ) и может изменяться в определенных пределах в зависимости от разброса параметров схем, изменений напряжения питания, нагрузки, температуры окружающей среды.
Порог зоны переключения лог. 0 есть пороговое напряжение лог. 0, определяемое пороговой точкой амплитудной передаточной характеристики в области лог. 0, в которой КU = 1 для неинвертирующего ЛЭ и КU = -1 для инвертирующего ЛЭ (см. рис. 2.1).
Порог зоны переключения лог. 1 есть пороговое напряжение лог. 1, определяемое пороговой точкой амплитудной передаточной характеристики в области лог. 1, в которой КU = 1 для неинвертирующего ЛЭ и КU = -1 для инвертирующего ЛЭ.
Входной ток ЛЭ задается для неблагоприятного режима работы в пределах допустимых температур окружающей среды и напряжения питания как для уровня лог. 0 ( ), так и для уровня лог. 1 ( ). Выходные токи , характеризуют нагрузочную способность ЛЭ. (Втекающие токи имеют положительный знак, вытекающие токи — отрицательный знак.) Помехоустойчивость определяется относительно этих токов. Поэтому увеличение коэффициента разветвления приводит к снижению помехоустойчивости.
Входной ток лог.1 определяется как входной ток при напряжении лог. 1 на входе ЛЭ.
— входной ток лог. 0 определяется
как входной ток при
— выходной ток лог. 1 определяется как выходной ток при напряжении лог. 1 на выходе ЛЭ.
— выходной ток лог. 0 определяется как выходной ток при напряжении лог. 0 на выходе ЛЭ.
Ток, потребляемый от источника (источников) питания ЛЭ (Iпот), зависит от типа ЛЭ. Для ЛЭ ЭСЛ он почти постоянен (если не принимать во внимание нагрузку) и не зависит от его логического состояния, для ЛЭ ТТЛ ток имеет разные значения для состояния «0» ( ) и «1» ( ). Кроме того, ЛЭ ТТЛ имеют выбросы тока во время переходных процессов при переключении ЛЭ, что приводит к существенному увеличению тока потребления на высоких частотах. Амплитуда и длительность выброса зависят от характера и величины нагрузки, схемотехники выходного каскада ЛЭ ТТЛ, длины линии связи и пр.
Мощность, потребляемая ЛЭ от источников питания ,
где Ui — напряжение i-го источника питания; Ii — ток в соответствующей цепи питания.
Если потребляемая мощность зависит от выходного напряжения лог. 0 ( ) или 1 ( ), то в качестве основного параметра используют среднюю потребляемую мощность Рпот ср = ( + )/2. Для ЛЭ, потребляющих значительную мощность при переключении, средняя потребляемая мощность в технической документации задается в виде зависимости Рпот ср = f (Fимп) , где Fимп — частота следования импульсов.
Интегральные параметры отражают уровень развития технологии и схемотехники и качество цифровых ИС. Основными интегральными параметрами ИС являются энергия переключения и уровень интеграции N.
Рис. 2.9. Изменение основных параметров цифровых интегральных схем:
Δ — минимальный топологический размер компонентов, мкм;
NЛЭ — степень интеграции ЛЭ; NЗУ — число бит памяти на кристалле
Энергия переключения . Как правило, при определении энергии переключения используют типовые значения задержки распространения и потребляемой мощности. (Если потребляемая мощность выражается в милливаттах, а задержка распространения — в наносекундах, то энергия переключения имеет размерность пикоджоуль.) По мере совершенствования технологии и схемотехники и уменьшения размеров элементов на кристалле энергия переключения непрерывно снижается — примерно на полтора порядка за десятилетие (рис. 2.9). При заданных технологии и схемотехнике, или при заданной энергии переключения ( =const), можно создавать различные серии ИС, обладающие либо высоким быстродействием (малым значением τзд р) и большой потребляемой мощностью, либо низким быстродействием и малой потребляемой мощностью. По этому параметру в настоящее время производят оценку уровня развития цифровой микроэлектроники и сравнение различных типов ИС.
Степень интеграции N логических цифровых микросхем определяется числом простейших эквивалентных ЛЭ — обычно двухвходовых вентилей — на кристалле (см. рис. 2.9 и табл. 2.1). Иногда степень интеграции микросхем измеряют числом элементов (резисторов, транзисторов, диодов) на кристалле, но при этом совершенно не учитывается специфика логических цифровых ИС, где межэлементные связи занимают существенную часть площади кристалла. Функциональную сложность ИС запоминающих устройств, имеющих регулярную структуру, можно оценивать числом бит памяти на кристалле.
Таблица 2.1
Условное обозначение |
Число вентилей на кристалл |
Число бит памяти на кристалл |
ИС |
До 10 |
До 102 |
|
СИС |
102 |
103 |
|
БИС |
103 |
104 |
|
СБИС |
104 |
105 |
|
СБИС более высокой степе- ни интеграции |
105 |
106 |
|
106 |
107 | |
Минимизировать и реализовать в базисе И-ИЛИ-НЕ функцию
F(x1,х2,х3.х4) = ∑ (1,2,5,6,7,10)
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
F | |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Функция F имеет вид:
F= X1*X2 *X3 *X4+ X1*X2 *X3 *X4+ X1*X2 *X3 *X4+ X1*X2 *X3 *X4+
X1*X2 *X3 *X4+ X1*X2 *X3 *X4.
Составляем карту Карно:
X1*X2 X1*X2 X1*X2 X1*X2
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 | |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
X3 *X4
X3 *X4
X3 *X4
X3 *X4
Из карты Карно получаем функцию:
F= X3 *X4+ X1*X2 + X1 *X4+X2 *X3 *X4.
По данной функции строим принципиальную схему устройства.
X1 X2 X3 X4
Микросхема 7454РС.
Литература
Информация о работе Основные характеристики логических элементов