Стандартні інтегральні мікросхеми ТТЛ-логіки

 

Для побудови пристроїв автоматики й обчислювальної техніки широке застосування знаходять цифрові мікросхеми серії ДО 155, які виготовляють за стандартною технологією біполярних мікросхем транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ). Є понад 100 найменувань мікросхем серії ДО 155. При всіх своїх перевагах - високій швидкодії, великій номенклатурі, гарній завадостійкості - ці мікросхеми мають велику споживану потужність. Тому їм на зміну випускають мікросхеми серії ДО555, принципова відмінність яких - використання транзисторів з колекторними переходами, зашунтованими діодами Шоткі. У результаті транзистори мікросхем серії ДО555 не входять у насичення, що істотно зменшує затримку вимикання транзисторів. До того ж вони значно менших розмірів, що зменшує ємності їхній р-n-переходів. У результаті при збереженні швидкодії мікросхем серії ДО555 на рівні серії ДО155 удалося зменшити її споживану потужність приблизно в 4...5 разів.

 

Подальший розвиток мікросхем серій ТТЛ - розробка мікросхем серії КР1533. Основна експлуатаційна відмінність їх від схем серії ДО555 - в 1.5...2 рази менше споживана потужність при збереженні й підвищенні швидкодії.

 

Середня затримка поширення елементів мікросхем серії ДО155, ДО555, КР1533 приблизно 15...20 нс. У випадках, коли потрібно більше висока швидкодія, використовують мікросхеми серії КР531. Для порівняння основних параметрів у табл. 1 наведені значення середньої споживаної потужності Рср і середньої затримки tз.ср поширення мікросхем ТТЛ зазначених серій, а також стандартні значення вхідних Iвх і вихідних Iвых струмів і навантажувальної здатності N зазначених серій мікросхем. Деякі мікросхеми допускають більші вихідні струми й мають більшу навантажувальну здатність, чим зазначене в табл. 1. Частина мікросхем (особливо серії КР531) також мають відмінні від стандартних вхідні струми. Ці відмінності спеціально зазначені далі.

 

Стандартні вихідні рівні балка. 1 становлять 2,4...2,7 У, балка. 0 -0,36...0,5 У.

 

Напруга живлення мікросхем серій ТТЛ 5 У +-5%, для серії КР1533 допуск на напругу живлення +-;10%.

 

Мікросхеми випускають у пластмасових корпусах з 8, 14, 16, 20, 24, 28 висновками, температурний діапазон їхньої працездатності:

-10... +70 °С. Частина мікросхем серій ДО155 і ДО555 випускають у керамічних корпусах (їхнє позначення КМ155 і КМ555), температурний діапазон працездатності таких мікросхем -45...+85 °С.

 

На мал. 1 наведені залежності вихідної напруги від вхідного для логічних елементів згаданих серій, що інвертують, мікросхем при температурі +20 С. Оскільки за поріг перемикання приймається вхідна напруга, при якому вихідне дорівнює йому, його неважко знайти по наведених залежностях як крапку перетинання із прямій Uвых = Uвх. З малюнка видно, що мікросхеми серії КР1533 мають найбільший поріг перемикання - 1,52 У и, як наслідок, найбільшу завадостійкість.

 

Розглянуті серії мають у своїй сполуці однотипні мікросхеми зі співпадаючому послу номера серії цифробуквенними позначеннями. Логіка роботи однотипних мікросхем, за рідкісним винятком, відзначеним далі, збігається. Мікросхеми серії КР531 раніше не мали в позначенні букви «Р», а мали наприкінці позначення букву <<П>>, наприклад ДО531ЛАЗП.

 

У табл. 2 наведені позначення більшості розглянутих мікросхем, функціональне призначення, число висновків корпуса, середня споживана потужність, середня затримка поширення сигналу й номер малюнка, на якому наведене графічне позначення мікросхеми.

 

У функціональному призначенні букви означають: OK - мікросхеми

 

мають вихід з відкритим колектором, ОЕ - з відкритим емітером, Z - виходи можуть переводитися у високоімпедансний стан.

 

При розробці принципових схем різних пристроїв завжди виникає питання: що робити с- невикористовуваними входами інтегральних мікросхем. Якщо по логіці роботи на вхід необхідно подати лог. 0, те його з'єднують із загальним проведенням, якщо лог. 1 - можливі варіанти. По-перше, невикористовувані входи мікросхем серії ДО155 можна нікуди не підключати, тобто підпоювати до контактної площадки мінімальних розмірів, до якої (це важливо) не підключено ніякі провідники. Але при цьому трохи зменшується швидкодія мікросхем. Для мікросхем серій ДО555, КР531, КР1533 залишати входи непідключеними не допускається. По-друге, можливе підключення невикористовуваних входів до використовуваних входів того ж елемента, але це збільшує навантаження на мікросхему-джерело сигналу, що також знижує швидкодію. По-третє, можна підключати невикористовувані входи мікросхем серій ДО155 і КР531 до виходу елемента, що інвертує, входи якого при цьому треба з'єднати із загальним проведенням. Нарешті, можна поєднувати невикористовувані входи мікросхем цих серій і підключати їх до джерела живлення +5 В через резистор опором 1 кОм (до 20 входів до одного резистора). Входи мікросхем серій ДО555 і КР1533 можна підключати до джерела жиалення +5 В безпосередньо.

 

Неприпустимо підключати до входу мікросхеми провідник, що під час роботи може виявитися непідключеним до виходу джерела сигналу, наприклад при керуванні від кнопки або перемикача, тому що це різко знижує завадостійкість пристрою. Такі провідники варто підключати до джерела +5 В через резистор опором 1 кОм (до 20 входів до одного резистора). Входи мікросхем серій ДО555 і КР1533 можна підключати до джерела живлення +5 В безпосередньо.

 

На друкованих платах з використанням мікросхем серій ДО155, ДО555, КР1533 необхідна установка блокувальних конденсаторів між ланцюгом +5 У и загальним проведенням. Їхнє число визначається одним-двома конденсаторами ємністю 0,033...0,15 мкв на кожні п'ять мікросхем. Конденсатори варто розташовувати на платі по можливості рівномірно. Їх варто також установити поруч із усіма мікросхемами з потужним виходом (наприклад, ДО155ЛА6) або зі споживаною потужністю більше 0,5 Вт.

 

Мікросхеми серій КР531 вимагають особливої уваги при розведенні ланцюгів живлення й загального проведення. При виготовленні промислових ставляться мікросхеми, що не мають внутрішньої пам'яті (стан виходів цих мікросхем однозначно визначається рівнями вхідних сигналів у цей момент часу). До другого - мікросхеми, стан виходів яких визначається не тільки рівнями вхідних сигналів у цей момент часу, але й послідовністю станів у попередні моменти часу через наявність внутрішньої пам'яті.

 

До комбінаційного ставляться прості логічні мікросхеми І-НІ, І-АБО-НІ, НІ, АБО-НІ, І, АБО, більше складні елементи - дешифратори, мультиплексори, суматори по модулі 2, повні суматори, перетворювачі кодів для семисегментних і матричних індикаторів, шифратори, програмувальні постійні запам'ятовувальні пристрої, перетворювачі двоїчно-десяткового коду у двійковий і назад, односпрямовані й двохнаправлені буферні елементи, мажоритарні клапани, тригери Шмітта, які, однак, мають внутрішню пам'ять і можуть бути віднесені і до послідовних мікросхем, а також деякі інші.

 

До послідовних мікросхем ставляться тригери, лічильники, що зрушують регістри, оперативні запам'ятовувальні пристрої й деякі інші мікросхеми.

 

мультивібратори, Що Чекають, не можна віднести однозначно до жодного зі згаданих класів, тому що внутрішня пам'ять цих мікросхем пам'ятає зміну вхідних сигналів обмежений час, після чого стан виходів мікросхеми ні від чого не залежить. Те ж саме ставиться й до генераторних мікросхем.