2.4.2. Типовые ситуации при построении устройств на ис

Разработанная проектировщиком функционально-логическая схема подле­жит далее реализации на наборе стандартных ИС той или иной серии или на наборе библиотечных элементов той или иной БИС/СБИС с программи­руемой структурой. В обоих случаях возможны несовпадения элементов подлежащей изготовлению схемы и имеющихся для её реализации. Типо­выми ситуациями здесь являются наличие у имеющихся элементов “лиш­них” (неиспользуемых в данном случае) входов, наличие в корпусах ИС лишних элементов или, напротив, нехватка у имеющихся элементов необхо­димого числа входов или нагрузочной способности.

Режимы неиспользуемых входов

Вопрос о режиме “лишних” входов решается с учётом конкретного типа ис­пользуемой схемотехнологии.

Пусть, например, нужно получить конъюнкцию (или её инверсию) пяти пе­ременных. В стандартных сериях нет соответствующих элементов с пятью входами, и поэтому придётся взять элемент с восемью входами, у которого окажется три “лишних” входа. Принципиально возможно поступить сле­дующим образом: 1) не обращать внимания на “лишние” входы (т. е. оставить их разомкнутыми), 2) подсоединить их к задействованным входам или 3) подать на них некоторые константы. С точки зрения логических операций, все три возможности правомерны (рис. 11, а). Если же учесть особенности той или иной схемотехнологии, то выбор варианта действий становится опреде­лённым.

Для ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика) решение такое: неиспользуемые входы остаются разомкнутыми. Это объясняется тем, что в схемах самих элементов уже предусмотрены специальные резисторы, связанные с источ­ником питания, которые обеспечивают необходимые условия “лишним” входам.

Для КМОП и ТТЛ(Ш) неиспользуемые входы разомкнутыми не оставляют. Для КМОП это строгая рекомендация, т. к. у них очень велики входные со­противления и, следовательно, на разомкнутые входы легко наводятся пара­зитные потенциалы, которые могут изменять работу схемы. Для ТТЛ(Ш) строгого запрета на оставление разомкнутых входов нет, но это делать неза­чем, т. к. вследствие этого пострадают параметры быстродействия элемента. Подсоединение “лишних” входов к задействованным для КМОП и ТТЛ(Ш) принципиально возможно, но нежелательно, т. к. оно приводит к увеличе­нию нагрузки на источник сигнала, что также сопровождается уменьшением быстродействия источника сигнала.

а

б

в

Рис. 11. Принципиально возможные (а) и рекомендуемые (б) режимы неиспользуемых входов логических элементов, схема формирования сигналов логической единицы (в)

Таким образом, для КМОП и ТТЛ(Ш) рекомендуемый режим неиспользуе­мых входов – подсоединение их к константам (логическим единицам или нулям), не изменяющим работу схемы для задействованных входов. При этом уровни напряжений U₁ и U₀ для КМОП близки к уровням U_CC и “земли”, к которым и подключают неиспользуемые входы. У элементов ТТЛ(Ш) уровень U₁ на 1,5-2,5 В ниже уровня U_CC , поэтому в старых сери­ях ТТЛ(Ш), например, в серии К155 для предотвращения пробоев неис­пользуемые входы подключали к источнику питания U_CC через резисторы R (обычно рекомендация была такой: R = 1 кОм и к одному резистору разре­шается подключать до 20 входов). Для более поздних серий ТТЛ(Ш), таких как К555 и КР1533, разрешается подключать неиспользуемые входы непо­средственно к напряжению питания.

Примеры, иллюстрирующие перечисленные способы подключения неисполь­зуемых выводов ИС, показаны на рис. 11, б. Сигналы логической единицы можно получать от специального элемента (рис. 11, в), причём, если это мощный элемент, то он может иметь коэффициент разветвления до 30.