Лекция 3 Особенности работы логических элементов
Фрагмент логической цепи Для нормального функционирования сложных логических схем необходимо, чтобы каждый логический элемент (ЛЭ) безошибочно выполнял свои функции при любых комбинациях нагрузок на входе и выходе, независимо от положения в логической цепи и длины межэлементных связей.
Логическая цифровая схема Рабочая таблица напряжений Рабочая таблица с уровнями напряжения Должно обеспечиваться неискажённое логическое преобразование двоичной информации, но допускается искажение формы и уровней выходных сигналов, если эти искажения находятся в пределах зон отображения (разброса) уровней двоичных сигналов « 0» и « 1» .
Основные параметры ЛЭ характеризующих их работу • Быстродействие (время переключения) • Напряжение питания • Передаточная характеристика • Потребляемая мощность • Нагрузочная способность • Коэффициент разветвления по выходу • Коэффициент объединения по входу • Помехоустойчивость • Энергия (работа) переключения • Надёжность и стойкость к механическим и климатическим воздействиям
Быстродействие логического элемента Время реакции ЛЭ на изменения сигнала на входе Быстродействие t. PLH Среднее быстродействие – Быстродействие t. PHL
Время нарастания сигнала – t. T Переходное время сигнала t. TLH Переходное время сигнала t. THL Переходное время сигнала относится только к выходу ЛЭ. Оно характеризует крутизну фронтов выходного напряжения.
ЭСЛ - -5. 2 В КМОП - 15 В ТТЛШ, КМОП - 3 В ТТЛ, ТТЛШ - 5 В Уровни (зоны) отображения (разброса) логической информации Напряжение питания ЛЭ Логические уровни для напряжения питания: 3 В 5 В
Передаточная характеристика – важнейшая статическая характеристика ЛЭ. Uвых = f (Uвх) Без зазора помехоустойчивости помехи в виде импульсов напряжения могли бы вызывать самопроизвольные переключения уровней с Н на L и наоборот. Для лучшей помехоустойчивости зазор между L и H должен быть как можно большим. Обычно в качестве ширины зазора помехоустойчивости выбирается длина участка падения U 1 характеристики. Передаточная характеристика зависит от температуры и тока нагрузки. Поэтому точка Р может перемещаться.
Нагрузочная способность Для построения разветвлённых логических цепей необходимо, чтобы каждый ЛЭ обладал определённой нагрузочной способностью по входу и выходу, т. е. мог работать по нескольким логическим входам и одновременно управлять несколькими входами других ЛЭ. • Коэффициент разветвления по выходу – Краз • Коэффициент объединения по входу – Коб Коэффициент объединения по входу – равен допустимому числу входов ЛЭ. Коэффициент разветвления по выходу (коэффициент нагрузки) – наибольшее число входов ЛЭ, которое можно подключить к выходу данного ЛЭ не вызывая искажения формы и амплитуды сигнала, выходящих за границы зон отображения логического « 0» и « 1» . Для каждого семейства ЛЭ определена максимальная входная токовая нагрузка элементов.
Определение коэффициента разветвления ЛЭ Элемент И-НЕ на рисунке имеет коэффициент разветвления, равный 10. Сколько элементов дополнительно можно подключить к его выходу?
Помехоустойчивость (шумовой иммунитет) – определяет допустимое напряжение помех на входе ЛЭ и непосредственно связана с его передаточной характеристикой. • Статическая помехоустойчивость. • Динамическая (импульсная) помехоустойчивость. Статическая помехоустойчивость указывается для номинального режима работы и самой неблагоприятной комбинации влияющих на помехоустойчивость факторов. U 0 ном = |U 0 вых max – U 0 вх max|; U 1 ном = |U 1 вых min – U 1 вх min|. В справочниках приводят одну величину – Uminном = {U 0 ном, U 1 ном}min.
Динамическая помехоустойчивость ЛЭ относится к импульсам напряжения, длящихся меньше средней длительности переходных процессов в схеме t. P. Динамическая помехоустойчивость характеризует длительность помехи по напряжению определённой величины на входах ЛЭ, при которой не происходит изменение состояния выхода. Кривые динамической помехоустойчивости
Энергия (работа) переключения – характеризует качество разработки и исполнения ЛЭ. A = Pпот · tзд. рп. ср. Для ЛЭ с высокой помехоустойчивостью, чем выше энергия переключения тем лучше, т. к. помехи большей амплитуды, но недостаточной энергии не создадут ложных срабатываний. Надёжность Надежность характеризуется параметрами: • Интенсивность отказов – l = n / N·t n – число отказов в ходе испытаний N – число испытуемых изделий в партии t – время испытаний, час. • Наработка на отказ – Т (час) • Вероятность безотказной работы Р(t) в течении заданного времени t P(t) = e–lt; T = 1/l
Скачать презентацию Лекция 3 Особенности работы логических элементов Фрагмент
Л3. Особенности работы логических элементов.ppt