Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
5%. Этим требованиям легко удовлетворить, применяя интегральные схемы
стабилизаторов с фиксированным напряжением стабилизации такие, как L005,
7805 или LM309 (см. рис. 9.32). Помните, что нужно учитывать допустимый
выходной ток стабилизатора, поскольку даже относительно небольшие
логические системы могут потреблять ток в несколько
Эмиттерно-связанная логика 423
сотен миллиампер. В качестве грубой оценки можно принять, что большинство
простейших логических элементов с диодами Шотки потребляют ток от 2 до 3
мА на один корпус интегральной схемы, в то время как счетчики и регистры
с диодами Шотки потребляют, как правило, 10 - 30 мА на корпус.
(b) Крутой подъем и спад логических сигналов требуют быстрого заряда и
разряда паразитной емкости, что вызывает кратковременное повышение
потребляемого от источника питания тока. Кроме того, присутствует
незначительное "перекрытие проводимости" двух транзисторов в выходном
каскаде, так что при смене логического уровня происходит дополнительное
кратковременное возрастание потребляемого тока. Таким броскам тока нельзя
позволить распространяться вдоль земляной шины или шины питания,
поскольку возникающие помехи могут нарушить работу логического элемента
где-нибудь в другом месте. Решение состоит в развязке источника питания 5
В на землю у каждого корпуса ИС с помощью керамического конденсатора
емкостью 100 нФ, который обладает очень малым (реактивным) сопротивлением
на высоких частотах. Источником зарядов при возрастании тока является,
таким образом, местный развязывающий конденсатор, а не основная шина,
идущая от источника питания. Чтобы нарушить регулярность цепочки
развязывающих конденсаторов и не допустить возникновения в ней
высокодобротного резонанса, распространенной практической мерой является
включение электролитических конденсаторов емкостью 22 мкФ примерно через
каждые 10 корпусов ИС.
Часто применяется многослойный печатный монтаж. Он предусматривает
раздельные слои для шины Vcc и шины 0 В (земля) для достижения
гарантированно малого сопротивления шины питания.
(c) Часто электрические помехи попадают через сетевой источник питания.
Рекомендуется поставить собственный сетевой заграждающий фильтр, и
сетевые входы источника питания экранировать. Такие фильтры состоят из
специальных индуктивностей с малой емкостью и керамических конденсаторов,
что приводит к ослаблению порядка 30 дБ в частотном диапазоне от 500 кГц
до 100 МГц. Действующий в настоящее время строгий стандарт
электромагнитной совместимости (ЭМС) делает необходимым применение
сетевых фильтров в большинстве приборов.
13.18 Эмиттерно-связанная логика
Мы видели, что высокой скорости работы логических схем можно достичь,
если не допускать насыщения переключающихся транзисторов, поскольку при
работе в этом режиме восстановление происходит медленно из-за накопления
заряда. В ТТЛ-схемах с диодами Шотки насыщения избегают путем
"шунтирования" критических р-п переходов быстродействующими диодами с
малой разностью потенциалов при смещении в прямом направлении. Другим и
даже более эффективным, но более энергоемким, подходом явля-
424 Цифровые логические схемы
ется применение дифференциального усилителя с общим резистором в цепи
эмиттера, где переключение представляет собой просто передачу тока из
одного транзистора дифференциальной пары в другой. Благодаря включению на
выходе дифференциального усилителя эмиттерных повторителей схема, в
которой реализуется эта эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), обладает, кроме
того, малым выходным сопротивлением, необходимым для формирования
коротких импульсов на емкостной нагрузке. Эти схемы могут работать с
тактовой частотой до 3 ГГц.
13.19 Логические матрицы
Многие схемы, рассмотренные в этой главе, были относительно простыми
примерами применения логических схем самих по себе, но они показывают
способ, как можно быстро построить сложную логическую систему. Читатель
скоро обнаружит, что применение различных счетчиков, индикаторов,
регистров, арифметических и логических блоков в экспериментах с
измерительными и управляющими системами, может привести к нескольким
очень впечатляющим системам, построенным полностью из описанных базовых
элементов.
Следующим этапом развития схем, описанным в главе 14, является применение
микроЭВМ с соответствующим программным обеспечением, которое, возможно
неожиданно, приводит к большому упрощению в сложных логических системах.
Однако всем системам с микроЭВМ необходима также разнообразная
произвольная логика в дополнение к немногочисленным компонентам:
микропроцессору, памяти и интерфейсным микросхемам. Диапазон этих
разнообразных потребностей простирается от регистров данных и счетчиков
до базовых схем И-НЕ и инверторов; иногда их называют "ТТЛ-склейки",
поскольку их роль заключается в "удержании" вместе более сложных
элементов.
Конструирование электронной аппаратуры для серийного производства ставит
цель минимизировать число корпусов логических схем, таким образом,
