Основні параметри імс ттл

Серія ІМС	Споживана потужність, мВт	Затримка розповсюдження, нс	Максимальна частота, Мгц	Коефіцієнт розгалуження
74	10	10,0	35	10
74L	1	33,0	3	10
74Н	22	6,0	50	10
74LS	2	9,5	45	20
74S	19	3,0	125	10
74ALS	1	4,0	50	40
74F	4	2,0	130	33

У ІМС, виконаних за технологією ЕСЛ, як базовий елемент використовується диференціальний підсилювач. Спрощена схема логічного елементу АБО-НЕ з диференціальним підсилювачем приведена на рис. 12.3. Велика швидкодія ІМС ЕСЛ обумовлена тим, що в цих елементах транзистори працюють в ненасиченому (лінійному) режимі. На виході елементу застосовується емітерний повторітель, який

забезпечує швидкий заряд місткості навантаження.

На рис. 12.3 диференціальний підсилювач виконано на транзисторах VT1 ... VT3, а емітерний повторювач на транзисторі VT4. Вихідний сигнал можна знімати з інверсного виходу ДУ, як приведено на рис. 12.3, що забезпечує операцію не, так і з неінверсного виходу (з колектора VT3), що забезпечує виконання операції АБО без інверсії.

Рис. 12.3. - Спрощена схема логічного елементу 2АБО-НЕ (ЕСЛ)

Підвищення швидкодії в цих елементах досягається також обмеженням перепаду вихідної напруги, що пов'язане із зменшенням перешкодостійкості ІМС ЕСЛ. Для обмеження перепаду вихідної напруги використовуються джерела опорної напруги E_оп і зсуву Е_см. Всі входи диференціального підсилювача підключені через резистори R_б до джерела живлення, що дозволяє невживані входи ІМС залишати непідключеними.

Першим розробником ІМС за технологією ЕСЛ була фірма Motorola, яка випустила серію ІМС МС10000 (МС10К). В процесі удосконалення цих ІМС була випущена серія МС100000 (МС100К).

Основні параметри ІМС ЕСЛ і їх вітчизняні аналоги приведені в табл. 12.4. Мікросхеми серій 500 і 1500 мають дещо відмінні напруги живлення (-5,2 В і -4,5 В), проте по рівнях вхідних і вихідних логічних сигналів вони сумісні. Напруга логічного нуля рівна -1,8 В, а напруга логічної одиниці рівна -0,9 В.

Таблиця 12.4

використовуються ключові схеми, побудовані на комплементарних МОП-

транзисторах. На рис. 12.4 приведена схема логічного елементу І-НЕ, виконаного за технологією КМОП. Ця схема складається з двох груп ключів на польових транзисторах Т1, Т3 і Т2, Т4. Кожна група управляється одним сигналом Х1 або Х2.

При подачі сигналів Х1=Х2 = «1» ключів на транзисторах Т1 і Т2

розмикаються, а ключі на транзисторах ТЗ і Т4 замикаються. В результаті сигнал на виході Y  X₁X₂ .

Рис. 12.4. - Спрощена схема логічного елементу 2И-НЕ (КМОП)

Застосування польових транзисторів з ізольованим затвором забезпечує високий вхідний опір мікросхем КМОП. Завдяки малій вхідній місткості і високому опору мікросхеми КМОП чутливі до статичної електрики. Пробій ізоляції під затвором відбувається при напрузі близько 30 В, внаслідок чого транзистор ушкоджується. Захист входів ІМС КМОП здійснюється за допомогою вбудованих діодів або стабілітронів, підключених до ліній живлення ІМС.

Таблиця 12.5 Серії логічних ІМС КМОП

Серія ІМС	Аналог	Фірмарозробник	Напруга живлення, В
CD4000	164, 176	RCA	9
CD4000A	561, 564	RCA	3...15
MCI4000A	те ж	Motorola	те ж
CD4000B	KP1561	RCA	3...18
54НС	1564		2...6

Достоїнствами ІМС КМОП є мала споживана потужність і висока перешкодозахисна в поєднанні з високою швидкодією і здатністю навантаження. Живлення таких ІМС виробляється від джерела напруги +5...+15 У.

Розробка перших ІМС КМОП серії CD4000 була виконана фірмою RCA в 1968 р. Пізніше ця фірма випустила ще дві серії вдосконалених ІМС CD4000A і CD4000B.

Основні серії ІМС КМОП, їх вітчизняні аналоги і фірми-розробники приведені в табл. 12.5. В порівнянні з ІМС ТТЛ мікросхеми КМОП мають наступні достоїнства:

• мала споживана потужність в діапазоні частот до 2 Мгц (потужність в статичному режимі не перевищує 1 мкВт);

• великий діапазон напруг живлення (від 3 до 15 В);

• дуже високий вхідний опір (більше 1 МОм);

• велика здатність навантаження (коефіцієнт розгалуження більше 50).

До недоліків ІМС КМОП відносяться:

• великі часи затримки (до 100 нс); • підвищений вихідний опір (до 1 кОм);

• значний розкид всіх параметрів.

Рівні вихідних сигналів залежать від напруги живлення. Рівень логічної «1» рівний приблизно 0,8Е_пит, а рівень логічного «0» — від 0,3 до 2,5 В. Основні характеристики різних серій ІМС КМОП приведені в табл. 12.6.

Вдосконалення технології ІМС КМОП привело в даний час до того, що характеристики найбільш швидкодійних ІМС КМОП серії 54НС практично порівнялися з характеристиками ІМС ТТЛ серії SN74LS.

Таблиця 12.6