Статические параметры логических элементов.

Статические харак­теристики определяют связь постоянных токов и напряжений, дей­ствующих на выводах ЛЭ. Основными статическими характеристиками ЛЭ являются: входная, выходная и передаточная характеристики.
Входная характеристика - зависимость входного тока от входного напряжения Iвх=f(Uвх) для одного из входов при задан­ном количестве нагрузок на выходе. На другие входы подаются уровни логического нуля "О" либо логической единицы "1" в зави­симости от логической функции выполняемой ЛЭ.
Выходная характеристика - зависимость выходного тока от выходного напряжения Iвых=f(Uвых). Характеристика снимается для двух состояний элемента: на выходе элемента низкий уровень напряжения U⁰вых и на выходе высокий уровень U¹вых.

 

Передаточная характеристика - это зависимость выходного напряжения от входного, подаваемого на один из входов Uвых=f(Uвх). Характеристика определяется для заданного коли­чества нагрузок на выходе элемента при подаче напряжения на один из входов, на остальные входы подают уровни "О" либо "1".
К основным статическим параметрам относятся напря­жение логического нуля U⁰ и напряжение логической единицы U¹ по входу и по выходу (рис.7.1). Под этими напряжени­ями принято понимать соответ­ственно максимальное и мини­мальное значение, при которых схема находится в заданных состояниях. Запас помехо­устойчивости характе­ризуется разностью между значениями выходного и входного сигналов данного уровня:
U¹пом = U¹вых - U¹вх; U⁰пом = U⁰вых - U⁰вх
Динамические параметры и характеристики определяют быст­родействие логического элемента. Параметры быстродействия опре­деляют по временным диаграммам. На рис.7.1 представлены вре­менные диаграммы для инвертирующего элемента. Важнейшим пара­метром быстродействия является время задержки распространения сигнала, определяемое как промежуток времени между прохождением уровня, соответствующего половине уровня логической единицы, входным и выходным сигналами. Различают время задержки распро­странения при переходе от логической единицы к нулю t¹⁰_зд.р (промежуток между точками 2 и 5 на рис.7.1), время задержки распространения при переходе от уровня логического нуля к еди­нице t⁰¹_зд.р (промежуток между точками 9 и 11 на рис.7.1). Обобщающим является среднее время распространения
t_зд.р.ср =(t¹⁰_зд.р +t⁰¹_зд.р)/2
Важное значение имеют также входные токи логического нуля I⁰вх и логической единицы I¹вых, а также потребляемая мощность Pпот или токи потребления Iпот. К числу основных параметров относят также коэффициент объединения по входу Kоб, указывающий число входов элемента, и коэффициент разветвления Kраз, который показывает, сколько элементов такого же типа можно подсоединить к выходу.

Электронные средства в системах отражения информации: электролюминесцентные, светодиодные, газоразрядные и плазменные УОИ.

Электролюминесцентные УОИ

В основу электролюми­несценции положено свойство некоторых кристаллических ве­ществ—люминофоров—излучать свет под действием электриче­ского поля. Электролюминесцентное свечение свойственно некоторым кристаллическим веществам, у которых под действием поля атомы переходят в возбужденное состояние. Широко применяют порошковые люминофоры на основе сульфидов цинка—кристаллофосфоры. Они являются полупроводниками с примесной проводимостью. Атомы примесей могут входить в кристаллическую решетку путем внедрения или замещения.

В основу элек­тролюминесцентных индикаторов (ЭЛИ) положен плоский конденса­тор, диэлектриком которого служит связующее вещество — композиция ор­ганической смолы и люминофора, как на рис. 1. Один из электродов 2 кон­денсатора прозрачный, другой— металлический 4. В качест­ве прозрачного электрода, используют окись кадмия или двуокись олова. Металлический электрод имеет фор­му знака, который должен, ото­бражаться УОИ. Под воздействием поля, создаваемого источником переменного напряжения возникает свечение участков люминофо­ра 3, контактирующих с металлическим электродом. Стекло 1 вы­полняет защитную роль ЭЛИ.

Рис. 1. Устройство электролюминесцентного индикатора:

1-стекло; 2-прозрачный электрод; 3-люминофор; 4- металлический электрод.

Спектр света, испускаемого электролюминесцентными источни­ками, лежит в видимой части излучения и зависит от вида приме­няемого активатора: добавка меди вызывает голубое свечение, меди и алюминия - зеленое и т. д. С увеличением величины воз­буждающего напряжения и частоты спектральный состав ЭЛИ смещается в более высокую область. Наи­большая яркость у ЭЛИ с зеленым свечением.

Светодиодные УОИ

Индикаторы, построенные на светодиодах, компактны, имеют большой угол обзора и совместимы с интегральны­ми схемами. Для дешифрации четырехразрядного двоичного кода и управления таким индикатором достаточно двенадцать корпусов интегральных схем серии 155 и семь германиевых диодов.

Для управления индикаторами на светодиодах, порошковыми ЭЛИ и другими используют оптроны—приборы, состоящие из источника и приемника излучения, оптически связанных между собой и находящихся в одном корпусе. В оптроне происходит пре­образование «электрический — световой — электрический» сигналы.

Семисегментныйцифросинтезирующий индикатор типа КЛ-104 А представлен на рис. 5. Диоды-сегменты имеют общий катод1, соединенный с внешним выводом. Диоды находятся в вакууме. Баллон имеет линзу, обеспечивающую увеличение изображения. Мощность, потребляемая одним сегментом, около 0,03 Вт. Световые характеристики таких индикаторов довольно стабильны во време­ни. Срок службы составляет около 10⁵ ч, причем за это время яркость уменьшается на 50%. Яркость изображения можно регулировать, изменяя величину напряжения питания.

В качестве источника излучения применяют светодиоды, а функции приемника выполняют фоторезисторы и фоточувствительные прибо­ры с р-п-переходом.

Рис. 5. Внешний вид и схема индика­тора КЛ-104А

Индикаторы на светодиодах изготовляются двух типов: сегментные (цифровые) и матричные (универсальные).

Семисегментный индикатор позволяет воспроизводить все десять цифр (и точку) и некоторые буквы.

 

Матричный индикатор содержит 7^5 светодиодов (светящихся точек) и позволяет воспроизводить все цифры, буквы и знаки стандартного кода для обмена информацией.