Цифровая электроника

52

Выходнаяхарактеристикатранзистора:

E

JC

J ~ U 3СИ

UЗИ max

RH

B

I

A

II

UЗИ 2

UЗИ 1

Uоткр

+E

UСИ

Нагрузочная

характеристика

UЗИ max

> UЗИ 2 > UЗИ 1

Изрисунка:выхарактодныеимдвекачественнористикиютразныхобласти:

I – триоднаяобласть.Есливзять

R

=

Uси

→мало.

диф

Jc

II – пентодная;

R

=

Uси →велико.

диф

Jc

Нагрузочнхарактеристика: я

каквидизлинииоагрузки,втораяособенность

зависимостиотнапряжениязатвореосущ изствляетрехпентоднойбласяти

триоднуюнапряжение( източкиАв

точку В).

Приэтомнапряжениеоткрытогоключа

нулюсвестипракт

ическиневозможно,т..еслиданныйключиспользоватьлогиче

ских

схемах,тонадоподбир

атранзисторыьтакимивыходны

михарак,чтобыеристиками

напряжениеоткрытогоключа

Uоткр

быломеньше,чеммаксимальноедопустимое

значениеуровня

логическогонуля.

Чтобыустранитьданедостаткиные,сущедвановныхтвуетприема:

1)Ключсдинамическойнагрузкой:

+E

C

T2

UЗИ 2 =E-Uвых 1

И

ic

U вых

C

UЗИ 1

T1

И

Рассмотрпринцегорабпиомптыкомбинированныхщьювыходных

характеристик:

iC

T2

T1

B¢

B

Рост

UЗИ 2

A¢

A

U зи1

U

вых1

=U

UСИ 2

=UЗИ 2

=E -U вых1`

СИ 1

Качественныйанализвыхаракодныхсм(. еристик)релкиуказывае

тнато,чтос

ростомнапряженияв

ходеключатранзистор

T1

извысокоомсостоянияого

переходит

внизкоомноепереход( А→В)С.другойстороныболеерезкоеизм нение

Uси 2 переводит

второйтранзистор

T2

изтриоднойобластивпенто

днуюнаоб( ),чтэквивалентнорот

резкомуростунагрузки

R Н .Темсамым,доводявыходноенапряжениеоткрытогоключа

практическидонуля.

Второепреимущество:когда

Uвх = 0 ,сопротивление T2 - малотриодная( бласть)

54

2) Ключнакомплиме

нтарныхпарахКМОП(

-технология):

+E

T2 ( p -МОП )

Uвх

Uвых

T1 (n -МОП )

Вданномключеиспользуедватранзиразнымисипамиканторая, рост=>ла

входногонапряжения

U

вх

отктранзисторывает

T ,иавтоматически

уменьшаетканал

1

транзистора T2 ,инаоборот.

Врезультатетакойсиммполучаетсяидеатрии

льная

переходнаяхарактеристика:

U вых

+E

i =0

+E 2

A

1

i =0

U вх

T1

-заперт

T1

-открыт

T2

-открыт

T 2

-заперт

ИспользованиеКМОП

-струпркидетурводитхарактеристикельнойблагодаря(

симметрии).

Область1

–

область,гдеодинизтранзисторовимеет

бескбольшоенечно

внутреннеесопротивление.

Вт.Асопротивления

каналовобоихтранзисторовравны.

Такимобр,такаяструктуразомполностьюустранянедостаткивсехпредыдущих

ключей,икаквидноиз

графика,тольковобласпотребляет1 иксточникаЭДС.

Таккак

i = 0

и i = 0

(награфике) интегральные=>

схемы,собранныепоКМОП

-

технологии, облнадаютивысшимэнергосбережением.

Единственныйнедостаттакихустрок

йств – меньшееб

ыстрподействие

отношениюкТТЛ

-структурам.

§ 2.8 БазовыеэлементыКМОП

-логики

Российскиеэквивал:

нты

К176 , К561 , К564 .

Вкачестэлембазовздыхиспоентовсьледьзуются

щиерассмотрим( на

примередвух

входовых):

+E

T2

x1

T4

Uвых (У)

x2

T1

T3

Рассмотримлогикуработакойрукынапримеретаблицыурыистинности,при

условии,что :

Логическая «1»→+

E B

Логический «0»→

О B

Х1

Х 2

Y

Примечание

0

0

1

T1 , T3 - заперт;

T2 , T4 - открыт

0

1

0

T3 , T2 - заперт;

T1 T4 - открыт

1

0

0

T3 , T2 - заперт;

T1 T4 - открыт

1

1

0

T1 , T3 - открыт;

T2 , T4 - заперт

x1

y

1

x2

ЭлементИ

-НЕ:

ВрамкахсерииКМОП

-структур,оказалосьудачным

и созданиедругогобазового

элем( еИмента

-НЕ).

Рассмотримегосхемотехнику

напримередвухходныхэлементов:

T3

T4

Y

x1

T

2

x2

T

1

Построим таблицуистинндляданногол стигическогоэлемента

:

Х1

Х 2

Y

Примечание

0

0

1

T , T

2

- закрыты;

T , T - открыты

1

3

4

0

1

1

T2 , T3 - закрыты;

T1 T4 - открыты

1

0

1

T1 T4 - закрыты;

T2 , T3 -

открыты

1

1

0

T , T

- открыты;

T

, T

- закрыты

2

1

3

4

Каквидноизтаблицы,действительно

y = x1 x2 =>И -НЕ.

57

Глава III. Основнузлые

цифровыхустройств

§ 3.1 Назначение,классификациятриггеров

Триггерами называютцифров

ыеустр,которыеимеютйствадва

устойчивых

состояниямгновперизоденходятсостоянияновдругоепосредством

управляющихсигналов.

Втермин

гновенноевкладывают

смыслмаксимального

быстродействия данногологическоосновойэлемента.Тригявляютсягерыдля

построениязапоминающихустройствспособны

хранодвиндтьформации.

Взависимостиотфункциональногоназначения,всетриггерыподразделяют:

А) R-S-триггеры(

R – С – S – трили) триггерысустановочнымивходами.

Они

являютсяосновойдляпостроениястатических

запомиустройств,инашлющих

и

широкоеприменениедляустранэффдребезга« »нияконтактов.

Б) Т-триггерысчетные( триггеры)Я.

вляются основойдля

построениядвоичных

счетчиков или спользуютсявкачдествелителей

частоты.

В) D-триггеры(

триггзад).ерыжки

Используютсявкачествепостр

оениярегистров

хранениярегистровсдвига.

Являютсянеотъемлемойсоставлячастьющей

микропроцессора.

Г) J-K-трили(ггерыуниверсальныетриггеры)Свое. названиеполупотому,чили

спомощьюнихможносоздатьл извышеперечисленныхбойтриггеров.

Основнымихарактеристикамилюбого

изтриггеровявляются

:

- одноилидвухступенчатые.

Данныйпараметропр

еделяетвкакмоментпой

отношенкимпульсуза оявисию

ляетсяинформациянаеговыходе

.

Импульс записи

Одноступенчатый

Двухступенчатый

Динамтриггерческий

– этриггеро,если

информациязаписыванегоменттся

Статтрическийггер

– еслиинформациязаписываетсянегопоуровнюимпульса

Данныйкласстриггеровявляется

простейшимтакжеявляетсяосновойдля

построениявсехдругихклассовтриггеров.

Дляпостроения

R-S –триггеровдостаточно

двухэлементов:

ИЛИ-НЕилиИ

-НЕ.

x1

Q

&

&

Q

x2

t

x1

x2

Q

Q

Примечание

0

1

1

0

Запись в триггер "1"

1

1

1

0

Режим хранения

1

0

0

1

Запись в триггер логического "0"

1

1

0

1

Режим хранения

0

0

1

1 !!!

Нарушена логика

(

Q

=

Q)

1

1

?

?

Не определено

set

reset

Наоснованиидвухпоследнихвыводовтаблице,

x1 = x2 =называется0

запрещеннымсостоянием

.

Спомощьюуровнязапрещенногосостоянияопределяетсяуровеньгического0,

а

именно,какойуровеньвходного

сигналаосущест

вляетзаписьтриггеродногобита

информации.

Каквидноизтаблицы

, дляданноготриггераактивнымявляетсяуровеньлогического

нуля.

Б)Триггерн

аэлементахИЛИ

-НЕ.

В)Синхронный

R-S

–

триггер:в

техслучаях,когданеобходимозафиксировать

моментызаписи

втринформацииггер,используютсинхронныеилисинхронизируемые

R-S-триггеры.

Вэтомслучае

триггерсостоитиздвухсоставныхчаи рейпится

следующейсхеме:

x1

Q

&

&

&

&

Q

x2

Схема управления

Обычный R-S триггер

60

Вданномслучае,приС=

0,состояниевходов

x1 и x2 - безразлич,встроеноный

R-

S-триггернаходитсяврежимехран. ния

Т.е.вэтотмомезаписьнформациитвтриггер

невозможна.

ПриС=

1активизируютсяустанвховочныеды

x1 и x2 иуправление

R-S – триггером

станевозможовится.Нопосколькуестьинверсииымэлемуправлениясх мыто,

изменяетсянапротивопактивныйуроложныйвень

R-S-триггера.

Аименно:при

x1 =1,

x2 = 0 – запись«1»→

set;

при x1 =0,

x2 = 1 – запись«0»→

reset.

Поэтвходму

x1 - RESET,

x2 - SET.

C

t

Запись

Хранение

Запись

ФункциональновходС

– входзаписи.

Графически:синхронный

R-S-триггеробразуетсяследующимобразом:

Активныйуровень

– «1».

Set

Признак, что это триггер

S

T

Q

C -запись

C

Reset

Q

R

§ 3.3 Т-триггеры,

D- триггеры

J-K-триггеры

Основойдляпо

строеданныхклассовтриггеровия

являетсясинхронный

R-C-