- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов
- •Схемотехника
- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов Схемотехника
- •Схемотехника
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать:
- •После изучения дисциплины необходимо уметь:
- •В.1. Роль и место курса “Схемотехника” в учебном процессе
- •В.2. Основные направления развития цифровых устройств
- •В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний
- •1 . Основы теории логических функций.
- •1.1. Логические функции
- •1.2. Основные законы и тождества алгебры логики
- •1.3. Формы представления логических функций
- •Совершенная дизъюнктивная нормальная форма
- •Совершенная конъюнктивная нормальная форма
- •Получение логических выражений скнф и сднф
- •1.4. Минимизация логических функций
- •Метод Квайна
- •Метод карт Вейча
- •1.5. Построение и анализ работы логических схем
- •1.6. Построение логических схем с несколькими выходами
- •1.7. Вопросы и задания для самоконтроля
- •2. Интегральные микросхемы
- •2.1. Технологии цифровых интегральных схем
- •2.2. Параметры интегральных микросхем
- •2.3. Логические элементы транзисторно-транзисторной логики
- •2.3.1. Входные каскады ттл микросхем
- •2.3.2. Типы выходных каскадов ттл цифровых элементов
- •Логический выход
- •Элементы с тремя состояниями
- •Выходные каскады с открытым эмиттером
- •Выход с открытым коллектором
- •Основные характеристики микросхем ттл серий
- •2.4. Логические элементы эмиттерно-связанной логики
- •2.5. Логические элементы на моп‑транзисторах
- •2.6. Кмоп микросхемы
- •2.6.1. Режим неиспользуемых входов
- •2.6.2. Преобразователи уровня
- •2.7. Простейшие интегральные микросхемы
- •2.8. Шинные формирователи и приемопередатчики
- •2.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •3. Устройства комбинационного типа
- •Двоичные шифраторы и дешифраторы
- •3.1.1. Разработка схемы шифратора и его работа
- •3.1.2. Приоритетный шифратор
- •3.1.3. Разработка схемы дешифратора и его работа
- •3.1.4. Преобразователи кодов
- •3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •3.2.1. Мультиплексоры
- •3.2.2. Демультиплексоры
- •3.2.3. Получение мультиплексоров и демультиплексоров на большое количество входов (выходов)
- •3.2.4. Универсальные логические модули
- •3.2.5. Совместная работа мультиплексора и демультиплексора
- •3.3. Сумматоры, алу и матричные умножители
- •3.3.1. Одноразрядный сумматор
- •3.3.2. Сумматор последовательного действия
- •3.3.3. Сумматор параллельного действия с последовательным переносом
- •3.3.4. Сумматор параллельного действия с параллельным переносом
- •3.3.5 Арифметико-логические устройства
- •3.3.6. Матричные умножители
- •3.4. Компараторы
- •3.5 Схемы контроля
- •3.6. Вопросы и задания для самоконтроля
- •4. Узлы последовательностного типа
- •4.1. Триггеры
- •4.1.1. Асинхронные триггеры
- •4.1.2. Асинхронный d-триггер
- •4.1.3. Синхронные триггеры
- •Синхронный rs-триггер
- •Синхронный d-триггер
- •Триггеров
- •4.1.4. Триггеры с двухступенчатым запоминанием информации
- •4.1.6. Счетный триггер
- •4.1.7. Динамические триггеры
- •4.1.8. Установка начального значения триггера
- •4.1.9. Триггеры Шмидта
- •4.2. Регистры
- •4.2.1. Параллельный регистр
- •4.2.2. Последовательные (сдвигающие) регистры
- •4.2.3. Взаимное преобразование числа из последовательного кода в параллельный
- •4.3. Счётчики
- •4.3.1. Суммирующие счетчики
- •4.3.2. Вычитающие счетчики
- •4.3.3. Реверсивные двоичные счетчики
- •4.3.4. Кольцевые счетчики
- •4.3.5. Условное обозначение счетчиков
- •4.3.6. Быстродействие счетчиков
- •4.3.7. Программирование счетчиков
- •4.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •5. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •5.1. Аналого-цифровые преобразователи
- •5.1.1. Принцип аналого-цифрового преобразования
- •5.1.2. Ацп с промежуточным преобразованием во временной интервал
- •5.1.3. Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью
- •5.1.4 Аналого-цифровой преобразователь следящего типа
- •5.1.5. Параллельный ацп
- •5.1.6. Интегрирующие ацп
- •5.1.7. Ацп последовательных приближений
- •5.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •5.3. Преобразователи интервалов времени
- •5.4. Вопросы для самоконтроля
- •6. Устройства хранения информации
- •6.1. Основные характеристики запоминающих устройств
- •6.2. Оперативные запоминающие устройства
- •6.2.1. Статические озу
- •6.2.2. Динамические озу Принцип действия динамических озу
- •Схемные особенности динамических озу
- •6.3. Постоянные запоминающие устройства
- •Масочные пзу
- •Программируемые пзу
- •6.4. Перепрограммируемые запоминающие устройства
- •Флэш-память
- •6.5. Вопросы для самоконтроля
- •7. Селекторы импульсных сигналов
- •7.1. Амплитудные селекторы
- •7.1.1. Селектор максимального уровня
- •7.1.2. Селектор минимального уровня
- •7.2. Временные селекторы
- •7.3 Селекторы импульсов по длительности
- •7.3.1. Селекторы максимальной длительности
- •7.3.2. Селекторы минимальной длительности
- •7.4 Элементы задержки и формирователи импульсов
- •7.5. Вопросы для самоконтроля
- •8. Средства отображения информации
- •8.1. Газоразрядные цифровые индикаторы
- •8.2. Знакосинтезирующие индикаторы
- •8.3. Вакуумные люминесцентные индикаторы
- •8.4. Вакуумные накаливаемые индикаторы
- •8.5. Полупроводниковые семисегментные индикаторы
- •8.6. Жидкокристаллические индикаторы (жки)
- •8.7. Матричные индикаторы
- •8.8. Подключение индикаторов к эвм
- •8.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •9. Автоматы
- •9.1. Автомат в системе управления
- •9.2. Структурный автомат
- •9.3. Аппаратная реализация автоматов
- •9.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •Заключение
- •Б иблиографический список
- •ПриложенИя
- •Приложение 1. Обозначения цифровых микросхем
- •Приложение 2. Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •Оглавление
2.6.1. Режим неиспользуемых входов
На неиспользуемые входы логических КМОП элементов необходимо подавать сигналы логических нулей или единиц, для чего подают на них постоянное напряжение высокого (от источника питания) или низкого (от общего вывода) уровня, или присоединив их к задействованным входам, если это допустимо по логике работы. Для КМОП микросхем это совершенно необходимо, так как эти микросхемы имеют большое входное сопротивление и на разомкнутые входы легко наводятся паразитные сигналы. Ни один из входов микросхем нельзя оставлять не подключенным, даже если этот элемент не используется.
2.6.2. Преобразователи уровня
Для согласования входных и выходных сигналов по напряжению и току при использовании в одном устройстве ТТЛ и КМОП микросхем выпускаются микросхемы преобразователей уровня. Существуют преобразователи понижающие уровень выходного напряжения относительно входного (176ПУ1) и повышающие (176ПУ5). Некоторые из преобразователей для своей работы требуют два напряжения питания. Однако для передачи сигнала на вход КМОП элемента можно просто использовать ТТЛ элемент с открытым коллектором на высоковольтном транзисторе.
2.7. Простейшие интегральные микросхемы
Промышленностью выпускается широкий набор интегральных микросхем, реализующих простейшие логические функции. Каждый корпус микросхемы может содержать несколько функциональных ячеек одноступенчатой или двухступенчатой логики. Рассмотрим на примере некоторых ТТЛ м/с серии 155, 531, 555.
Микросхемы этих серий имеют одинаковые выводы функциональных элементов.
Логический элемент «НЕ» реализуется на микросхеме К155ЛН1 (рис.2.8.). Корпус микросхемы содержит 6 логических элементов. Микросхема К155ЛН3 также является инвертором, но имеет выходной каскад с открытым коллектором. Она имеет те же выводы, что и микросхема К155ЛН1. Наличие у нее открытого коллекторного выхода указывается на условном графическом обозначении элементов микросхемы (УГО) введением дополнительно значка рядом с обозначением выполняемой им логической функции (ИЛИ). УГО микросхем К155ЛИ1 и К155ЛЛ1, выполняющих операции «2И» и «2ИЛИ» приведены на рисунках 2.9 и 2.10 соответственно. Функции «2ИЛИ-НЕ» реализует микросхема К155ЛЕ1 (рис.2.11), а функцию «2И-НЕ» - микросхема К155ЛА3 (рис. 2.12).
Рис. 2.8. ИМС К155ЛН1
|
Рис. 2.9. ИМС К155ЛИ1
|
Рис. 2.10. ИМС К155ЛЛ1 |
Наряду с простыми микросхемами выпускаются микросхемы двухступенчатой логики, например микросхема 555ЛР4 – элемент «2-4И-2ИЛИ-НЕ» (рис. 2.13). Если значение логической единицы на входе или выходе представлено низким уровнем, то на УГО этот вывод отмечен кружком.
Рис. 2.11. ИМС К155ЛЕ1 |
Рис. 2.12. ИМС К155ЛА3 |
Рис. 2.13 ИМС К155ЛР4 |