Интегральныемикросхемы серии 500.Серия 500 являетсясистемой быстродействующих логических запоми нающих и специальных элементовЭСЛ-типа.Интегральныемикросхемы серии 500 предназначены для применения в технических средствах ииспользуются для построения быстродействующих устройств процессоры,каналы,устройства управления оперативными и внешними ЗУ и т.п. Единой СистемойЭВМ. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭСЛ ТИПА. ИМС серии 500 обладают рядом положительныхкачеств, которые
обеспечиваютих оптимальное использование в быстродействующей цифро вой аппаратуре 1 высоким быстродействием 2 широкимилогическими возможностями 3 постоянствомпотребления мощности при повышении частоты 4 большойнагрузочной способностью 5 постоянствомтока потребления от источника основного напряжения 6 малойкритичностью динамических параметров к технологии производства 7 хорошимсоотношением фронта сигнала к его задержке 8 высокойстабильностью динамических параметров в диапазоне рабочих температур и при изменениинапряжения электропитания
ОПИСАНИЕ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТАПо выходу У1реализуется функция И-НЕ инверсный выход , по выходу У2 реализуетсяфункция И прямой выход . Схема элемента состоит из то ковогопереключателя,содержащего две ветви первая ветвь на транзис торах Т1,Т2 вторая – на транзисторе Т3. Мощность токового переключа теля равняется 10 мВт.Логические уровни 0 и 1 –
0,8 и 1,6 В соответственно. ПРИНЦИП РАБОТЫ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА Случай 1 На все входы элемента одновременноподаются сигналысоответствующиелогической единице, транзисторы Т1 и Т2 закрываются, а транзистор Т3 открывается, таккак напряжение на его базе выше, чем на базах транзисторов Т1,Т2, и через негопроходит ток, задаваемый сопротивлением Rо. Этот ток, уменьшенный на значениетока базы тран зистора
Т3, создает на сопротивлении Rк2 падениенапряжения,равное -0,8 В.С учетом падения напряжения на переходе база-эмитер транзис торов эмитерныхповторителей Uбэо -0,8 В получим на прямом выходе -1.6 В, а на инверсном выходе – 0,8В .Случай 2 На одинвход элемента, например вход 1, подается сиг нал, соответствующий логическомунулю, транзистор Т1 открывается, а транзистор Т3 закрывается.
В этом случаена прямом выходе У2 уровень напряжения будет -0,8 В, а на инверсном -1,6 В.ОПИСАНИЕСТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Транзисторы элемента работают в диапазоне от-1,3В до -0,3В. В активнойобласти меньше -1,3 В транзисторы работают в отсечке, выше -0,3 Транзисторы работают в ненасыщенном режиме, благодаря чему из задержекпереключения
исключается рассасы вание заряда в транзисторе, увеличиваетсяскорость переключения из одного логического состояния в другое. Порогпереключения элемента составляет -1,2 В. Выходные эмиттерные повторителиобеспечивают малоевыходное сопротивление микросхемы, что удобно при согласовании элементов в процессе построения многокаскадных схем. Сопротивление Rк365 Омвыбрано меньше сопротивления
Rк2 416 Ом из-за разницы напря жений на базах втоковом переключателе, так на базах транзисторов Т1,Т2 напряжение -0,8 В а на базеТ3 постоянно -1,2 В. Если допустить изменение сопротивления Rк1 в большуюсторону, то увеличится напряже ние на базе соответствующего эмиттерногоповторителя и он призакроет ся,и если транзистор Т1 или Т2 открыты,тоувеличится напряжение на инверсном выходе.
В этом и последнем предложениинапряжение рассмат ривается как разность потенциалов .В случае изменениясопротивления Rк2 – ситуация аналогична, из менение сопротивления Rо в большуюсторону приводит к уменьшению то ка,протекающего по открытому транзистору,иуменьшению напряжения на базе эмиттерного повторителя, соответственноуменьшается выходноенапряжение.ОПИСАНИЕДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Динамические параметры базового элементазависят от сопротивле ния и
емкости нагрузки. При емкости нагрузки, равнойнулю, и увеличе нии сопротивления нагрузки,время фронта нарастания и спадасигнала, а такжевремя переключения элемента – уменьшается. Это происходит из-за того, чтоуменьшается входная емкость и вместе с ней время переходно го процесса. Но приемкости нагрузки, отличной от нуля, характер пе реходных процессов изменяется.Время фронта Uвых t при увеличении сопротивления нагрузки продолжает немногоуменьшаться, а время фронта
и время переключения Uвых t- начинает рости, иколебательный процесс на выходе Uвых t становится более выраженным. Дляуравнивания вре мени переключения с 1 в 0 и с 0 в 1 , а также для уменьшения бросков напряжения на Uвых t припереходных процессах выбирается Rн 100 Ом. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВРАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА Важнейшими характеристиками
ИМС серии 500являются входная,пере даточная и выходная характеристики. ВХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Входная характеристика используется дляопределения нагрузочной способности элементов при работе на аналогичныеэлементы или при под ключении их в качестве нагрузки к специальным элементам ,а также для оценкипомехозащищенности элементов. Входная характеристика представ ляет собойзависимость входного тока от входного напряжения.На входнойхарактеристике
ЭСЛ элемента можно выделить четыре об ласти, соответствующиечетырем возможным режимам работы входной цепи ИС 1 – входной транзистор закрыт входной ток определяется сопро тивлением базового резистора,подключенного ковходу 2 – происходит отпирание входного транзистора нелинейный участокопределяется воз растающим базовым током входного транзистора 3 – входнойтранзистор открыт входной ток незначительно увеличивается из-за увеличения эмиттерного токаТП и увеличения тока через базовый резистор 4 входной транзистор открыт до
насыщения базовый ток транзистора зна чительно увеличивается при повышении входногонапряжения режим нерабочий .ПЕРЕДАТОЧНАЯХАРАКТЕРИСТИКА Передаточная характеристика представляет собойзависимость вы ходного напряжения микросхем от входного напряжения припереключении схемыиз одного состояния в другое. На передаточной характеристике можно выделитьчетыре области 1 – область установившгося значения низкого выходного напряжениялог. 1 для прямого и высокого напряжения лог.
0 дляинверсного выходов 2-зона переключения из 1 в 0 для прямого и из 0 в 1 инверсного выходов 3 – область устано вившегосязначения 0 для прямого и 1 для инверсного выходов в этой областихарактеристика имеет некоторый наклон, вследствие неидеальности генератора токаТП 4 – область насыщения для инверсного плеча ТП.Передаточнаяхарактеристика основного элемента может быть ис пользована для анализа выходныхуровней напряжения в различных режи мах работы , оценки формирующих средств ипомехозащищенности элемен тов ,
определения их совместной работы с другимилогическими элемен тами или специальными элементами.РАСЧЕТДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА На положительном фронте при активно-емкостнойнагрузке наблюда ется колебательный режим. Чем больше Cн , тем этот процесснаиболее выражен,также наблюдается наибольший выброс и время установления tф открытоготранзистора.Наtф – ,соответствующему фронту запирания транзистора характер переходногопроцесса может измениться,
в зависимости от того закрыва ется или нет ЭП . ЕслиЭП не закрыт на tф – ,то характер процесса повторяется как для tф колебательный режим . Если tф – ЭП закрыт , то характер переходного процессарезко нарушается и имеет вид эк споненциальной функции разряда Cн на Rн.Характер процессаможно определить по следующим формулам tф gt Cн х Rн -колебательный транзистор открыт tф lt Cн х
Rн -переходной транзистор закрыт Высокое быстродействие ИМС серии 500обеспечивается специальной схемотехникой ЭСЛ ИМС – работой транзистора в ненасыщенномрежиме, малойамплитутой сигнала,низкими выходным сопротивлением и технологи ей изготовленияИМС.Основнымидинамическими параметрами ИМС серии 500 являются за держка распростроненияинформайии в элементе и фронт переключения из одного
логического состояния вдругое. Динамические параметры ИМС серии500,работающие в составе аппа ратуры,определяются в основном параметрамиэлементов, величинами наг рузочного сопротивления Rн и суммарной нагрузочнойемкости Сн, под ключенных к выходу элемента. Динамические параметры ИМС серии500 незначительнозависят от отклонения напряжения электропитания и изменения температурыокружающей
среды.