1.2. Требования к электрическим параметрам цифровых сигналов.

При работе цифровых схем друг на друга к их входным и выходным каскадам предъявляется ряд требований. Соблюдение этих требований необходимо для обеспечения устойчивой работы устройства, построенного на цифровых схемах. Источник сигнала (рис. 1.3) должен обеспечить необходимый ток нагрузки (Iн), при котором значение напряжения на выходе (Uвых) должно быть не ниже уровня, определенного при исходном представлении. Приемники сигнала (их может быть несколько) при заданном напряжении входа (Uвх) должны потреблять ток входа (Iвх), не превышающий максимально возможный ток нагрузки.

Рис. 1.3. Связь цифровых схем.

На рис. 1.4 приведена диаграмма уровней входного и выходного сигналов для положительной логики. На выходе элемента логические сигналы могут принимать значения «1» и «0». Если уровень(U) сигнала U ≥ U¹_min – это логическая «1», если U ≤ U⁰_max – логический «0». Между уровнем единицы минимальным (U¹_min) и уровнем нуля максимальным (U⁰_max) находится запретная зона сигнала. Входной каскад схемы различает уровни «1» и «0» с некоторым запасом. Чем шире эта зона, тем проще построить схему, различающую 0 и 1. Для совместимости логических схем, а также чтобы избежать разрушения схемы входными сигналами, необходимо соблюдать условия, показанные на рис. 1.5.

Рис. 1.4. Диаграмма уровней входного и выходного сигналов

Рис. 1.5. Условия совместимости логических схем.

1.3. Параметры логических элементов.

Нагрузочная способность (коэффициент разветвления по выходу)

С помощью этого параметра определяется: сколько приемников сигналов можно подключить к одному источнику.

, где

n- количество приемников сигналов;

Iнагр- выходной ток источника сигнала (ток нагрузки);

Iвх- ток, потребляемый приемником сигнала (ток входа).

В таблице приведены примерные коэффициенты разветвления по выходу для микросхем различных технологий.

	ТТЛ	МОП	ЭСЛ
n	<=10,30	<=30	<=50

Помехоустойчивость – это максимальная величина помехи на входе, не приводящая к неправильной работе схемы. На рис. 1.6 показана передаточная характеристика вход-выход (ХВВ) для инвертора, на которой показаны ΔU⁰_П- помехоустойчивость по нулю, ΔU¹_П- помехоустойчивость по единице.

, , где

U⁰_гр- граничное значение уровня нуля,

U¹_гр- граничное значение уровня единицы.

Рис. 1.6. Помехоустойчивость

Быстродействие является важной характеристикой, когда необходима высокая частота переключения схемы из 0 в 1 и наоборот. Такой режим работы называется динамической работой. Один из способов определения быстродействия состоит в вычислении средней задержки двух перепадов (t_{з ср}):

, где

t¹⁰_з – время задержки при переключении из 0 в 1;

t⁰¹_з - время задержки при переключении из 1 в 0.

На рис. 1.7 представлена микровременная диаграмма работы инвертора (t⁰¹_вх- время переключения входного сигнала из «0» в «1»).

Рис. 1.7. Микровременная диаграмма работы инвертора.