Цифровые микросхемы: Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса

Содержание

Аналоговые и цифровые микросхемы

Аналоговые микросхемы

Аналоговые интегральные микросхемы (ИМС) предназначены для преобразования аналоговых сигналов. Аналоговые ИМС используют в аппаратуре связи, телевизионной аппаратуре, радиолокации, медицинской технике и тому подобное. Они более разнообразны, чем цифровые и имеют меньшую плотность упаковки элементов.

По конструктивно-технологичным особенностям аналоговые ИМС могут быть гибридными или полупроводниковыми и изготавливаться на биполярных или полевых транзисторах.

Аналоговые микросхемы делятся на две группы. К первой группе относятся ИМС универсального назначения: операционные усилители, матрицы транзисторов, диодов и т.д., ко второй — специализированные аналоговые ИМС. Интегрированные сверхвысокочастотные (СВЧ) — микросхемы считают специализированными ИМС, но они имеют конструктивно технологическую, схемотехническую и функциональную специфику, что является причиной выделения их в отдельную подгруппу.

Среди аналоговых ИМС выделяют также многоцелевые усилители (операционные усилители). Они предназначены для усиления сигналов в широком диапазоне частот. Ими являются усилители низких, промежуточных и высоких частот. Серия аналоговых операционных усилителей охватывает широкий спектр различного функционального назначения, в совокупности дают возможность разрабатывать определенную группу аналоговых устройств в микроэлектронном исполнении.

Внутренняя схема простого операционного усилителя К140УД7 (LM741)

Аналоговые микросхемы универсальные и многофункциональные. Эти качества закладывают в них при разработке. Многофункциональные микросхемы изготавливают в массовом производстве. Узкоспециализированные ИМС не пользуются большим спросом, производятся в малом количестве или на заказ, поэтому они дорогие. Аналоговым ИМС, особенно операционным усилителям, свойственна функциональная перенасыщенность по большинству параметров. Это позволяет проектировать приборы промышленной электроники на базе интегральных микросхем с высокими техническими и эксплуатационными показателями.

Особенности аналоговой интегральной схемотехники

Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для усиления, обработки и преобразования электрических сигналов, параметры которых изменяются по закону непрерывной функции. К таким аналоговым ИМС принадлежат операционные усилители, интегральные стабилизаторы, компаратора и другие схемы, состоящие из базовых схемотехнических элементов, например, элементарных усилительных каскадов, дифференциальных усилителей, каскадов смещения потенциальных уровней, генераторов стабильного тока, источников опорного напряжения, конечных усилительных каскадов. Эти элементарные схемы широко используются как при проектировании известных, так и при создании новых линейных ИМС.

При разработке полупроводниковых аналоговых ИМС большое внимание уделяется повышению технологичности микросхем, то есть уменьшению количества технологических операций. Это достигается использованием транзисторных структур не только как элементов усиления, а также для выполнения функций пассивных элементов, например, как резисторов, конденсаторов и т. д. При этом важно, чтобы у схемы была низкая чувствительность к разбросу параметров, что увеличивает процент выхода годных ИМС .

Для аналоговых микросхем характерно использования обратных связей как с целью повышения электрических характеристик, так и для расширения функциональных возможностей, например, для выборочного усиления, коррекции характеристик и т. п. Поэтому разработчики радиоаппаратуры вводят внешние цепи обратных связей. Необходимо отметить, что в принципиальных схемах ИМС пытаются избежать местных обратных связей. Например, введение глубокого обратной связи для стабилизации режима работы усилительных каскадов по постоянному току (режим покоя) приводит к заметному уменьшению коэффициента усиления. Поэтому чаще всего режим стабилизируют параметрическими способами, используя транзисторные структуры в диодном включении.

Связь между отдельными каскадами в схеме ИМС непосредственная, без переходных конденсаторов. При этом встает проблема согласования как отдельных каскадов в составе микросхемы, так и отдельных микросхем между собой. Для такого согласования необходимо, чтобы потенциалы входящей и исходящей напряжений были близки к потенциалу общей клеммы источника питания. Это достигается, в частности, с помощью каскадов смещения потенциального уровня.

Цифровые микросхемы

Цифровые ИМС — это микроэлектронные схемы, которые используются для преобразования и обработки цифровых сигналов. Цифровые сигналы получают путем дискретизации (оцифровке) аналоговых. Так, если в аналоговой форме данные о температуре любого объекта подаются непрерывным электрическим сигналом с выхода термодатчика, то цифровой сигнал — это последовательность чисел, по значению уровня температуры, измеренной через определенные промежутки времени. При этом чрезвычайно важное значение имеет форма записи чисел.

В быту мы пользуемся десятичными числами. При записи такого числа используется позиционная форма представления чисел, согласно которому мы называем не самое число, а только информацию о том, сколько единиц, десятков, сотен, тысяч и т.д. оно содержит. При формировании цифровых сигналов используется двоичная система счисления. При записи двоичного числа мы отмечаем, сколько единиц, двоек, четверок, восьмерок и разрядов высокого порядка, получаемые подъемом в степень числа 2, оно содержит. Так, например, двоичное число 101 содержит одну единицу, ноль двоек и одну четверку и равное десятичному числу 5, а десятичное число 10 в двоичной форме записывается в виде: 1010 — ноль единиц, одна двойка, ноль четверок, одна восьмерка.

Нетрудно увидеть, что для представления числа в двоичной системе счисления нужно больше разрядов, чем в десятичной системе, то есть двоичное число дольше десятичное. Но двоичное число имеет то преимущество, что для его записи необходимо всего два знака — 0 и 1. Поэтому при электронной записи цифровых сигналов можно ограничиться использованием только двухуровневых сигналов. Итак, цифровой электрический сигнал — это последовательность двухуровневых элементарных сигналов 0 и 1, которые называются логическими сигналами. Для их обработки, например, дешифрации или считывания, сложения или вычитания, хранения или задержки во времени, применяют так называемые логические схемы, а в случае микроэлектронных устройств — цифровые микросхемы.

Серии цифровых микросхем

Цифровые ИМС, как и аналоговые, выпускаются сериями. Микросхемы одной серии имеют одинаковые напряжения питания, электрические и эксплуатационные параметры и при совместном использовании не требуют дополнительных согласующих элементов. Среди большого количества цифровых ИМС можно выделить следующие группы: серии функционально полного состава, серии, специализированные по функциональному назначению и микропроцессорные комплекты ИМС.

Серии первой группы включают ИМС различного функционального назначения: логические схемы, триггеры, регистры, счетчики, дешифраторы и др. Чем шире функциональный состав серии, тем в большей степени она обеспечивает выполнение требований к аппаратуре с точки зрения надежности, компактности, экономичности, технологичности, удобства эксплуатации и ремонта. Некоторые серии состоят из 100 и более типов ИМС. Примерами отечественных серий ИМС с развитым функциональным составом могут служить серии: К500, К155, К555, К176, К561, К564 и др. Такие серии можно называть универсальными с точки зрения широкого их применения.

Серии ИМС второй группы характеризуются более узкой специализацией. К ним относят серии ИМС памяти К537, К565, К556, К573, К1601 и др., Серии ИМС согласования с линиями передачи и управления устройствами (интерфейсные ИМС) К169, К170, К1102.

Серии ИМС третьей группы, которые называются микропроцессорными комплектами, включают ИМС, которые необходимы для построения микропроцессорных вычислительных и управляющих устройств. Сюда входят микропроцессоры, схемы ввода-вывода, таймеры, генераторы, различные вспомогательные ИМС. Примеры микропроцессорных комплектов: К580, К1810, К588, К1801, К1803, К1804 и др.

Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. — 2-е изд., исправленное. — М.: Радио и связь, 1989. —» 352 с, ил. :: Библиотека технической литературы

Приведены сведения о трех самых распространенных в радиолюбительской практике видах цифровых микросхем: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ. Кратко рассмотрены основы их схемотехники, показаны структуры, цоколевки и дано описание работы более 300 типов массовых цифровых микросхем: логических элементов, триггеров, регистров, счетчиков, мультиплексоров, арифметических и др. Даны рекомендации по их применению. Во второе издание (первое вышло в 1987 г.) внесены необходимые ис-правления.
Для подготовленных радиолюбителей и специалистов народного хозяйства, разрабатывающих и применяющих импульсно-цифровую аппаратуру.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ………… 3
1 цифровые микросхемы ттл…… 5
1.1. Общие сведения об элементах ТТЛ …. 5
1 2 Схемотехника элементов ТТЛ…… 9
1.3 Традиционные серии ТТЛ……. 15
1.4 Перспективные серии ТТЛ……. 23

1.5. Буферные и разрешающие элементы ТТЛ 26
1.6 Схемотехника элементов И, ИЛИ и И/ИЛИ 35
1.7. Микросхемы ТТЛ: И, И, И/ИЛИ, расширители 40
1 8 Автогенераторы па элементах ТТЛ …. 51
1.9. Логические элементы — триггеры Шмитта 53
1 10. Исключающее ИЛИ…….. 56
1.11. Триггерные схемы 62
1.12. RS- и D-триггеры 75
1.13. JK-триггеры 80
1.14. Счегчики ТТЛ………. 88
1.15. Регистры ТТЛ………. 105
1.16. Дешифраторы и шифраторы ТТЛ 133
1.17. Мультиплексоры ТТЛ …….. 144
1.18 Сумматоры ТТЛ……… 155
1.19 Оперативные и постоянные запоминающие устройства ТТЛ 166  
1 20 Узлы вычислительных устройств….. 177
1.21. Ждущие мультивибраторы и автогенераторы . 188
2. цифровые микроскопы кмоп…… 195
21. Устройство и свойства логического элемента КМОП 197
2 2 Основные логические элементы И, ИЛИ, Z . . 207 
2 3 Микросхемы с инверторами и их применение . 215 
2 4 Схемы генераторов и преобразователей . . . 220 
2 5 Преобразователи уровней логических сигналов . 225 
2 6 Коммутаторы цифровых и аналоговых сигналов 228
2 7 Триггерные микросхемы КМОП….. 232
2 8. Счетчики-делители КМОП…… 238
2 9 Резисторы КМОП……… 252
2 10 Дешифраторы КМОП…….. 264
2 11 Арифметические схемы КМОП….. 269
2 12 Микросхемы ФАП и мультивибраторы 282 
2.13 Прибор для испытания микросхем 291
3 цифровые микроскопы эсл…… 294
3 1 Схемотехника логических элементов …. 294
3 2 Комбинаторные микросхемы серии К500 . . . 304
3 3 Триггеры, счетчики и регистры серии К500 . . 312
3 4 Элементы вычислительных устройств из серии К500 320
3 5 Комбинаторные микросхемы серии К1500 . . 334
3 6 Триггеры и регистры серии К1500 ….. 340
Список литературы………. 343
Приложение………… 344

Цифровые устройства — Что такое цифровые микросхемы. Виды цифровых микросхем


Подборка по базе: понятие и виды арбитражного процесса.docx, Формы, виды и способы мышления.docx, Реферат_Основные виды сравнительно-правовых исследований.doc, Что такое война.docx, КПК Цифровые системы автоматизации и управления.pdf, Этапы развития и виды ИТ. Свойства и хар-ки ИТ. Структуры ИТ. Кл, Нетрадиционные виды оздоровительных систем (цигун, пилатес, крос, ТАЙГА В.А. ЧТО ТАКОЕ ЖИЗНЬ.docx, ГОСТ 2.701-84 виды и типы.pdf, Что такое свобода и ответственность.docx

Введение

Глава1

Что такое цифровые микросхемы. Виды цифровых микросхем

Вся современная схемотехника разделяется на две большие области: аналоговую и цифровую. Аналоговая схемотехника характеризуется максимальным быстродействием, малым потреблением энергии и малой стабильностью параметров. Цифровая схемотехника обладает прекрасной повторяемостью параметров. Это привело к её развитию в последние годы. В результате в ряде устройств потребление цифровых модулей оказалось сравнимым и даже меньше потребления аналоговых схем, реализующих те же функции. Основные направления развития цифровых микросхем в настоящее время приведены на рисунке 1.1

 
Рисунок 1.1 Классификация видов цифровых микросхем

Для того, чтобы лучше понимать особенности работы цифровых микросхем в данном курсе мы кратко повторим особенности основных технологий производства цифровых микросхем, применяемых в настоящее время: ТТЛ, и КМОП,

По мере развития цифровых микросхем их быстродействие достигло впечатляющих результатов. Наиболее быстрые из цифровых микросхем обладают скоростью переключения порядка 3..5 нс. (серия микросхем 74ALS), а внутри кристалла микросхемы, где нет больших ёмкостей нагрузки время переключения измеряется пикосекундами. Таким быстродействием обладают программируемые логические схемы и заказные БИС. В этих микросхемах алгоритм решаемой задачи заключён в их принципиальной схеме.

Часто для решаемой задачи не требуется такого быстродействия, каким обладают современные цифровые микросхемы. Однако за быстродействие приходится платить:


  1. Быстродействующие микросхемы потребляют значительный ток.

  2. Для решения задачи приходится использовать много микросхем, это выливается в стоимость и габариты устройства.

Первую задачу решает применение технологии КМОП цифровых микросхем (например микросхемы серий 1564, 74HC, 74AHC). Потребляемый ими ток зависит от скорости переключения логических вентилей. Именно поэтому в настоящее время подавляющее большинство микросхем выпускается именно по этой технологии.

Вторую задачу решают несколькими способами. Для жёсткой логики это разработка специализированных БИС. Использование специализированных БИС позволяет уменьшить габариты устройства, но стоимость его снижается только при крупносерийном производстве. Для среднего и малого объёмов производства такое решение неприемлемо.

Ещё одним решением уменьшения габаритов и стоимости устройства является применение программируемых логических схем (ПЛИС). Это направление активно развивается в настоящее время.

Глава 2

Области применения цифровых микросхем

Цифровые микросхемы первоначально разрабатывались для построения электронно-вычислительных машин, получивших в дальнейшем название компьютеры. То есть первое их предназначение было заменить человека при выполнении рутинной работы. Сейчас, наверное, никто и не вспомнит, что слово калькулятор ещё каких-нибудь шестьдесят лет назад обозначало не маленький карманный прибор, а профессию большого числа людей, которые занимались расчётами по конкретным математическим формулам.

Однако вскоре после начала массового производства цифровых микросхем выяснилось, что они оказались очень удобны для управления какими либо объектами. При этом управляемая схема может обычно находиться в двух состояниях. Например: схема может быть либо включена, либо выключена, светодиод может либо гореть, либо не гореть, соединение в телефонной станции может быть или не быть, радиостанция может находиться в режиме передачи или в режиме приёма. В результате цифровые микросхемы практически полностью вытеснили применявшиеся ещё с девятнадцатого века для управления приборами  электромагнитные реле и перфокарты.

При выполнении задачи управления для описания состояния объекта достаточно двух значений: напряжение высокое или низкое (положительное или отрицательное) ток протекает или не протекает. Это позволило избавиться от многих неприятных моментов аналоговых схем. Например, ошибка при прохождении через схему не увеличивается (в отличие от шумов), а в ряде случаев даже может быть скомпенсирована. Сами цифровые схемы при правильном использовании не вносят ошибок. Эти свойства цифровых микросхем привели к бурному развитию цифровой техники.

Приведённые преимущества привели к тому, что в дальнейшем цифровая техника стала использоваться и для решения других задач. Например для формирования высокостабильных колебаний для радиотехнических изделий или для использования в качестве эталонных интервалов времени в часах. Здесь тоже нет необходимости формировать различные уровни напряжения генерируемого сигнала. Достаточно только, чтобы частота генерируемого колебания была стабильной.

Затем стали разрабатываться методы и теория применения цифровых микросхем для формирования аналоговых сигналов. И здесь тоже основным фактором была возможность заранее прогнозировать уровень шумов. При этом уровень шума зависит только от сложности схемы, и не зависит (ну, или почти не зависит) от количества схем, через которые проходит сигнал. Это приводит к возможности передавать сигнал на любое расстояние (или производить любое количество копий сигнала).

Особенности цифровых устройств

Изучение цифровой техники начнем с самых элементарных вопросов: из каких элементов строятся цифровые схемы и как они устроены? Затем научимся реализовывать на основе этих простейших элементов цифровые устройства любой сложности. Для этого нам потребуется изучить основы алгебры логики и методы запоминания цифровых сигналов. Мы научимся отображать цифровую информацию и вводить ее в цифровые микросхемы.

Прежде всего отметим, что уровни логических сигналов не уменьшаются при распространении по цифровой схеме. Это означает, что цифровые микросхемы принципиально должны обладать усилением.

В то же самое время логические уровни на выходе цифрового устройства точно такие же как и на входе, то есть они не возрастают при прохождении через логический элемент. Это обеспечивается тем, что на выходе цифровой микросхемы происходит ограничение сигнала.

То есть цифровые микросхемы работают в ключевом режиме: транзистор может быть только открыт или закрыт. В результате на идеальном транзисторе рассеивания энергии не происходит и это означает, что в цифровых микросхемах можно достичь к.п.д близкого к 100%.

Виды цифровых микросхем.

В настоящее время используется несколько видов логических элементов:


  • диодно-транзисторная логика (ДТЛ)

  • транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL)

  • логика на основе комплементарных МОП транзисторов (КМОП, CMOS)

  • логика на основе сочетания комплементарных МОП и биполярных транзисторов (BiCMOS)

Первоначально получили распространение цифровые микросхемы, построенные на основе ТТЛ технологии. Поэтому до сих пор существует огромное количество микросхем, построенных по этой технологии или совместимые с этими микросхемами по напряжению питания, логическим уровням и цоколёвке.

Глава 3

Условные графические изображения цифровых микросхем (ГОСТ)


Цифровая или микропроцессорная микросхема, ее элемент или компонент; цифровая микросборка, ее элемент или компонент обозначаются на принципиальных схемах условно-графическим обозначением в соответствии с ГОСТ2.743-91. Условно-графическое обозначение (УГО) микросхемы имеет форму прямоугольника, к которому подводят линии выводов. Условное графическое обозначение микросхемы может содержать три поля: основное и два дополнительных, которые располагают слева и справа от основного (рисунок 3.1). В первой строке основного поля условно-графического обозначения микросхемы помещают обозначение функции, выполняемой данным логическим элементом. В последующих строках основного поля располагают информацию по ГОСТ 2.708.


Рисунок 3.1 Условно-графическое изображение цифровых микросхем.

В дополнительных полях помещают информацию о назначениях выводов (метки выводов, указатели). Дополнительные поля на условно-графическом изображении цифровых микросхем могут отсутствовать. Входы на условно-графическом изображении цифровых микросхем располагают слева, а выходы — справа. Номера выводов микросхем помещают над линией вывода ближе к изображению микросхемы.

Параметры цифровых микросхем


Точно так же как и аналоговые схемы, цифровые схемы должны описываться какими-то параметрами. Аналоговые схемы характеризуются напряжением питания, при котором они могут работать. Цифровые микросхемы тоже обладают этим параметром. В настоящее время наиболее распространены цифровые микросхемы с напряжением питания +5 В и +3,3 В, хотя существуют микросхемы, способные работать в диапазоне напряжений от 2 до 6 В.

Уровни логического нуля и единицы


Как уже говорилось ранее, цифровые микросхемы характеризуются тем, что могут находиться только в двух состояниях. Состояния цифровых микросхем могут быть описаны двумя цифрами: ‘0’ и ‘1’. При этом можно состояние микросхемы характеризовать различными параметрами. Например, током или напряжением в цепях микросхемы, открыты или заперты транзисторы на выходе микросхемы, светится или нет светодиод (если он входит в состав микросхемы).

Условились в качестве логических состояний цифровых микросхем воспринимать напряжение на их входе и выходе. При этом высокое напряжение договорились считать единицей, а низкое напряжение — считать нулем. В идеальном случае напряжение на выходе микросхем должно быть равным напряжению питания или общего провода схемы. В реальных схемах так не бывает. Даже на полностью открытом транзисторе есть падение напряжения. В результате на выходе цифровой микросхемы напряжение всегда будет меньше напряжения питания и больше потенциала общего провода. Поэтому договорились напряжение, меньшее заданного уровня (уровень логического нуля) считать нулём, а напряжение, большее заданного уровня (уровень логической единицы), считать единицей. Если же напряжение на выходе микросхемы будет больше уровня логического нуля, но меньше уровня логической единицы, то такое состояние микросхемы будем называть неопределённым. На рисунке 3.2 приведены допустимые уровни выходных логических сигналов дляТТЛ микросхемОбратите внимание, что чем ближе выходное напряжение к напряжению питания или к напряжению общего провода схемы, тем выше к.п.д. цифровой микросхемы.

 
Рисунок 3.2 Уровни логических сигналов на выходе цифровых ТТЛ микросхем

Напряжение с выхода одной микросхемы передаётся на вход другой микросхемы по проводнику. В процессе передачи на этот проводник может наводиться напряжение от каких либо генераторов помех (осветительная сеть, радиопередатчики, импульсные генераторы). Помехоустойчивость цифровых микросхем определяется максимальным напряжением помех, которое не приводит к превращению логического нуля в логическую единицу и зависит от разности логических уровней цифровой микросхемы.

Uпом = Uвых1мин-Uвх1мин

То же самое относится и к помехам, превращающим логический ноль в логическую единицу.

U+пом = Uвых0макс-Uвх0макс

Чем меньше разница между Uвх1мин и Uвх0макс, тем большим усилением обладает цифровая микросхема. Типовое усиление ТТЛ микросхем по напряжению Ku составляет 40 раз. Это приводит к тому, что подав на вход этой микросхемы напряжение, на 40 мВ меньшее уровня Uпор, мы воспримем его как логический ноль, и на выходе этой микросхемы получим нормальный логический уровень. При подаче на вход ТТЛ микросхемы напряжения, на 40 мВ большего уровня Uпор, это напряжение будет восприниматься как логическая единица. Граница уровня логического нуля и единицы для ТТЛ микросхем приведена на рисунке 3.3.

 
Рисунок 3.3 Уровни логических сигналов на входе цифровых ТТЛ микросхем

Вспомним, что на выходе цифровой ТТЛ микросхемы уровень логической единицы не может быть меньше 2,4 В, а уровень логического нуля не может быть больше 0,4 В. В результате, даже при наведении на вход ТТЛ микросхемы помехи, напряжением 0,96 вольт, искажение цифровой информации не произойдёт.

Теперь вспомним, что микросхемы могут работать при воздействии неблагоприятных факторов таких как пониженная температура, старение микросхем, воздействие радиации. Поэтому производители микросхем гарантируют срабатывание микросхем с некоторым запасом. Например, фирма Texas Instruments объявляет для своих микросхем входной уровень единицы — 2 В, а уровень нуля — 0,8 В. Эти уровни тоже показаны на рисунке 3.

А что же произойдёт, если напряжение на входе цифровой микросхемы будет близко к порогу, разделяющему уровень логического нуля и логической единицы? В этом случае микросхема перейдет в активный режим работы и оба выходных транзистора могут оказаться открытыми. В результате микросхема может выйти из строя. Поэтому входы цифровых (особенно КМОП) микросхем ни в коем случае не должны быть оставлены неподключенными! Если часть элементов цифровой микросхемы не используется, то их входы должны быть подключены к источнику питания или общему проводу схемы. И в заключение данной темы обратите внимание, что конкретное значение порога переключения для различных экземпляров микросхем и от серии к серии микросхем может изменяться в некоторых пределах. Это ещё одна причина, по которой нельзя подавать на вход логических микросхем напряжение в пределах неопределённого состояния или оставлять входы микросхем неподключенными.

Входные и выходные токи цифровых микросхем


Ещё один важный параметр любой микросхемы — это предельно допустимый выходной ток. Для цифровых микросхем есть два различных значения выходного тока: ток единицы (высокого потенциала) и ток нуля (низкого потенциала). В цифровых микросхемах эти значения различаются. Путь протекания тока единицы цифровых микросхем показан на рисунке 3.4.1

 
Рисунок 3.4.1 Путь протекания выходного тока единицы цифровых микросхем

На этом рисунке видно, что в простейшем случае выходной ток цифровой микросхемы (вытекающий ток) совпадает с входным током единицы нагрузочной цифровой микросхемы (микросхемы-приёмника). Часто требуется подавать сигнал с выхода одной микросхемы на несколько других микросхем. В этом случае выходной ток микросхемы будет определяться как сумма входных токов микросхем-приёмников. Количество однотипных микросхем, которые могут быть одновременно подключены к выходу микросхемы, определяютпредельную нагрузочную способность микросхемы.

Путь протекания выходного тока нуля (втекающий ток) показан на рисунке 3.4.2. В этом случае выходной ток микросхемы тоже определяется суммой входных микросхем, подключенных к ее выходу.

 
Рисунок 3.4.2 Путь протекания выходного тока нуля цифровых микросхем

Для того, чтобы цифровые микросхемы могли нагружаться на несколько микросхем, входной ток должен быть меньше выходного. Для ТТЛ микросхем нагрузочная способность составляет обычно 10. Для КМОП микросхемона может достигать 100, то есть на выход одной КМОП микросхемы можно нагружать до сотни входов других КМОП микросхем.

Параметры, определяющие быстродействие цифровых микросхем


Быстродействие цифровых микросхем определяется скоростями их перехода из одного состояния в другое. При этом оно определяется временем задержки выходного сигнала относительно входного. Не следует путать это время с длительностью фронта выходного импульса цифровой микросхемы. В общем случае длительность переднего (rising — нарастающего) фронта и заднего (falling — спадающего) фронта не совпадают. Длительность фронта определяется как время нарастания (спада) выходного сигнала от напряжения 0,1 U до напряжения 0,9 U, где U — это разность напряжений между уровнем логической единицы и уровнем логического нуля. На рисунке 3.5 длительность переднего (rising — нарастающий) фронта обозначена как tф01, а длительность заднего (falling — спадающий) фронта обозначена как tф10.

 
Рисунок 3.5 Определение длительности переднего и заднего фронта выходного импульса

Время задержки выходного сигнала относительно входного обычно больше длительности фронта выходного сигнала и именно этот параметр приводится в качестве характеристики цифровой микросхемы, определяющей её быстродействие. Это время определяется по точке пересечения входным и выходном сигналами порогового уровня. В цифровых микросхемах время задержки переднего фронта и время задержки заднего фронта обычно не совпадает. Времена задержки t01 и t10 показаны на временной диаграмме, приведенной на рисунке 3.6.

 
Рисунок 3.6 Определение времени задержки цифровой микросхемы

Описание логической функции цифровых схем


Для того, чтобы упростить анализ любых схем обычно фиксируют какие-либо параметры схемы. Для того, чтобы исключить влияние задержек распространения сигналов на выходные сигналы цифровых микросхем, можно рассматривать эти сигналы в статическом режиме.

Для того, чтобы исключить влияние конкретных схемных решений цифровых устройств, а также влияние конкретных значений выходного напряжения и токов нагрузки, входные и выходные сигналы цифровой схемы можно описывать цифрами ‘0’ и ‘1’.

Выходные сигналы в простейших цифровых схемах зависят только от входных сигналов, и не зависят от их значений в предыдущие моменты времени. Такие цифровые устройства получили название комбинационных цифровых устройств. Обычно такие устройства описываются при помощи таблиц истинности. 

Таблица истинности — это совокупность всех возможных комбинаций логических сигналов на входе цифрового устройства и значений выходных сигналов для каждой комбинации. Для того, чтобы не пропустить ни одной комбинации входных сигналов их обычно записывают в виде двоичного кода. Пример таблицы истинности приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Таблица истинности цифровой микросхемы


комбинации

вх1

вх2

вх3

Вых1

Вых2

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

2

0

1

0

0

1

3

0

1

1

1

0

4

1

0

0

0

1

5

1

0

1

1

0

6

1

1

0

1

0

7

1

1

1

1

1

Для описания принципов работы комбинационной цифровой схемы полностью достаточно таблицы истинности. Этой же таблицы достаточно для создания её принципиальной схемы.

Цифровые микросхемы транзисторы.

Микросхемы ТТЛ (74…).

На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие tзд,р,ср.= 13 нс. и среднее значение тока потребления Iпот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.

Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U1вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.

Динамические параметры микросхем ТТЛ серии

ТТЛ серия Параметр Нагрузка
Российские Зарубежные Pпот. мВт. tзд.р. нс Эпот. пДж. Cн. пФ. Rн. кОм.
К155 КМ155 74 10 9 90 15 0,4
К134 74L 1 33 33 50 4
К131 74H 22 6 132 25 0,28
К555 74LS 2 9,5 19 15 2
К531 74S 19 3 57 15 0,28
К1533 74ALS 1,2 4 4,8 15 2
К1531 74F 4 3 12 15 0,28

При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.

Взаимная нагрузочная способность логических элементов ТТЛ разных серий

Нагружаемый
выход
Число входов-нагрузок из серий
К555 (74LS) К155 (74) К531 (74S)
К155, КM155, (74) 40 10 8
К155, КM155, (74), буферная 60 30 24
К555 (74LS) 20 5 4
К555 (74LS), буферная 60 15 12
К531 (74S) 50 12 10
К531 (74S), буферная 150 37 30

Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток Ioвх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.

Статические параметры микросхем ТТЛ

Параметр Условия измерения К155 К555 К531 К1531
Мин. Тип. Макс. Мин. Тип. Макс. Мин. Тип. Макс. Мин. Макс.
U1вх, В
схема
U1вх или U0вх Присутствуют на всех входах 2 2 2 2
U0вх, В
схема
0,8 0,8 0,8
U0вых, В
схема
Uи.п.= 4,5 В 0,4 0,35 0,5 0,5 0,5
I0вых= 16 мА I0вых= 8 мА I0вых= 20 мА
U1вых, В
схема
Uи.п.= 4,5 В 2,4 3,5 2,7 3,4 2,7 3,4 2,7
I1вых= -0,8 мА I1вых= -0,4 мА I1вых= -1 мА
I1вых, мкА с ОК
схема
U1и.п.= 4,5 В, U1вых=5,5 В 250 100 250
I1вых, мкА Состояние Z
схема
U1и.п.= 5,5 В, U1вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 Uвх= 2 В 40 20 50
I0вых, мкА Состояние Z
схема
U1и.п.= 5,5 В, Uвых= 0,4 В, Uвх= 2 В -40 -20 -50
I1вх, мкА
схема
U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 2,7 В 40 20 50 20
I1вх, max, мА U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 10 В 1 0,1 1 0,1
I0вх, мА
схема
U1и.п.= 5,5 В, U0вх= 0,4 В -1,6 -0,4 -2,0 -0,6
Iк.з., мАU1и.п.= 5,5 В, U0вых= 0 В -18 -55 -100 -100 -60 -150

Аналоговое применение цифровых микросхем

Логические микросхемы, как правило, предназначены только для работы в «цифровой» технике, допускающей лишь два вида сигналов: логический нуль и логическую единицу. Такие устройства большей частью не требуют индивидуальной подборки элементов схемы и работают более надежно.

В то же время большой практический интерес представляют схемные решения, позволяющие применить «цифровые» микросхемы в аналоговой технике. Такой подход расширяет наши представления о возможном и невозможном в мире электроники, заставляет более продуктивно работать фантазию. Открывается широкое поле для экспериментов, творчества, совершенствования своих познаний в области радиоэлектроники.

Особенно перспективно использование в «аналоговом» режиме «цифровых» микросхем серий КМОП. Они выполнены на полевых транзисторах, имеют высокое входное сопротивление, экономичны и неприхотливы к напряжению питания: могут работать в широком его диапазоне. Недостаток микросхем этой серии — низкие рабочие частоты (для микросхем серии К561 обычно не выше 1 …3 МГц).

На рис. 29.1 — 29.3 показаны довольно простые УНЧ. Усилитель (рис. 29.1) при напряжении питания 9 В и R2=1 кОм имеет параметры, приведенные в таблице 29.1 [F 8/82-381].

Таблица 29.1

При разных значениях питающего напряжения +Е и R1=1 МОм, R2=0 кОм параметры усилителя (рис. 29.1) изменяются (см. табл. 29.2).

Таблица 29.2

 

Рис. 29.1. Схема усилителя

 

Рис. 29.2. Схема усилителя

Телефонный усилитель (рис. 29.2) на основе последовательного включения трех таких каскадов имеет усиление порядка 86 дБ в полосе частот 600… 1400 Гц (напряжение питания 9 В, потребляемый ток 2 мА).

Для усилителя (рис. 29.3) коэффициент усиления определяется отношением R2 к R1 и для указанных на схеме номиналов равен 100 [В.Л. Шило]. Выходное напряжение может достигать 90% от напряжения питания: при напряжении питания 9 В напряжение переменного тока на выходе усилителя достигает 8 В. Число логических элементов для реализации режима усиления должно быть нечетным: 1, 3, 5 и т.д. Четное число логических элементов в устройстве образует генератор. Поэтому схемное решение с переключаемым числом логических элементов можно использовать, например, при организации проводной связи для перевода устройства из режима усиления в режим вызова абонента.

Рис. 29.3. Схема усилителя

 

Рис. 29.4. Схема фильтра

На рис. 29.4 приведен пример использования КМОП-микросхемы в качестве узкополосного НЧ фильтра [Fs 8/79-134]. Рабочая частота фильтра определяется как f=1/2nRC, где R и С — параметры резисторов и конденсаторов. Добротностью фильтра (крутизной, остротой спада или подъема сигнала от частоты) можно управлять, перестраивая потенциометр R3.

На основе нескольких подобных фильтров, настроенных на разные частоты, может быть собрано устройство цветомузыкаль-ного сопровождения. Для этого достаточно на выходе фильтров включить простейшие усилители постоянного (или переменного) тока, нагруженные на светоизлучающие приборы (светодиоды, лампы накаливания). Выделенные фильтрами низкочастотные сигналы можно также через согласующие каскады подавать на управляющие электроды тиристоров или симисторов. Питают тиристоры пульсирующим током, симисторы — переменным.

Устройство конструкции ИЛ. Нечаева (рис. 29.5) можно использовать в качестве индикатора низкочастотных сигналов, амплитуда которых превышает 2…3 В [Р 10/90-83]. При подаче на пробник такого сигнала он выпрямляется и поступает на цепь питания пробника. Одновременно выпрямленный сигнал управляет работой внутренних генераторов устройства: вырабатываются звуковые сигналы, свидетельствующие о наличии на его входе надпорогового напряжения переменного тока. Сила звука пропорциональна амплитуде тестируемого сигнала.

Рис. 29.5. Схема пробника

 

Рис. 29.6. Схема функционального генератора

На основе /ШО/7-микросхемы может быть собран функциональный генератор (рис. 29.6) [В.Л. Шило]. К таким генераторам относят устройства, вырабатывающие синхронно изменяющиеся во времени сигналы разной формы. Устройство вырабатывает сигналы прямоугольной формы (выход 1), треугольной формы (выход 2) и синусоидальный сигнал (выход 3).

На первых двух инверторах выполнен обычный генератор прямоугольных импульсов. Соотношение пауза — длительность импульса регулируется потенциометром R1. Следующий каскад является интегратором. На его выходе синтезируется сигнал, по форме приближающийся к треугольному. Форма этого сигнала регулируется в некоторых пределах потенциометром R6. Последний, четвертый инвертор микросхемы работает в режиме усиления (см. рис. 29.3). За счет неидеальности передачи сигнала треугольной формы (его сглаживания) на выходе усилителя форма сигнала приближается к синусоиде. Большую степень приближения к синусоиде можно получить после простейшего фильтра, выделяющего первую и подавляющего высшие гармоники.

Недостатком функциональных генераторов является сложность перестройки их по частоте, т.к. условия формирования сигналов необходимой формы с изменением частоты меняются, неизменным по форме остается только сигнал прямоугольной формы.

На базе логических элементов КМОП могут быть созданы и другие радиоэлектронные устройства, например, радиоприемник прямого усиления (рис. 29.7) [Р 6/82-51]. Радиоприемник способен работать в диапазоне длинных волн, и, с ухудшением чувствительности — в диапазоне средних волн. Чувствительность этого приемника, как и других приемников прямого усиления невысока.

Рис. 29.7. Схема радиоприемника

Входной каскад приемника выполнен на первом инверторе микросхемы. В качестве входного колебательного контура, определяющего частоту приема, могут быть использованы элементы входной цепи любого старого (транзисторного или лампового) радиоприемника, катушки индуктивности или магнитные антенны совместно с конденсатором переменной емкости, см. также главу 14. Для повышения громкости приема к колебательному контуру приемника рекомендуется подключить наружную антенну, а также заземление.

Выделенный входным колебательным контуром и усиленный первым каскадом сигнал поступает на амплитудный детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2 по схеме удвоения напряжения. Далее сигнал низкой частоты выделяется на сопротивлении R2, а высокочастотная составляющая шунтируется «на землю» конденсатором С4. Сигнал звуковой частоты через конденсатор С5 поступает на трехкаскадный УНЧ. Выход УНЧ через разделительный конденсатор С8 нагружен на телефонный капсюль BF1. Звуковой сигнал может быть дополнительно усилен, если к выходу радиоприемника подключить внешний УНЧ (см. главу 4).

На основе логических элементов могут быть созданы и устройства, позволяющие осуществить переход от аналоговых сигналов к цифровым. Подобные устройства именуются формирователями импульсов и применяются для создания различного рода технических устройств, например, устройств голосового управления, для управления релейными схемами от источника звукового сигнала (радиоприемника, магнитофона, проигрывателя, телефонной линии и пр.).

Рис. 29.8. Схема формирователя импульсов

Формирователь импульсов (рис. 29.8) имеет высокую чувствительность [Рл 7/92-11]. При амплитуде аналогового сигнала на входе, превышающей 30 мВ, на выходе формируется сигнал прямоугольной формы с амплитудой, близкой к напряжению источника питания (9 В). Первый каскад устройства представляет собой усилитель-ограничитель импульсов. Ограничение импульсов по амплитуде происходит за счет использования включенных встречно-параллельно кремниевых диодов. Последующие каскады формируют выходной сигнал прямоугольной формы.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Пикосекундные цифровые монолитные микросхемы корпорации Hittite Microwave — Компоненты и технологии

Американская компания Hittite Microwave [1] выпускает обширную номенклатуру сверхскоростных цифровых и логических (High Speed Digital Logic) монолитных микросхем пикосекундного диапазона. К ним фирма относит следующие устройства:

  • Clock Dividers — делители частоты тактовых импульсов;
  • Fanout Buffers — быстродействующие буферы;
  • Flip-Flops — высокоскоростные триггеры;
  • Logic Gates — высокоскоростные логические устройства;
  • NRZ-to-RZ Converters — конверторы NRZ в RZ;
  • Seleсtors — селекторные устройства.

Микросхемы Clock Dividers — это делители частоты тактовых импульсов, задающих временную последовательность логических и цифровых устройств. Основные характеристики делителей частоты для логических устройств приведены в таблице 1. Микросхемы выпускаются с коэффициентом деления 2, 4 и 8 и способны работать с очень высокими частотами в 26 и 28 ГГц.

Таблица 1. Делители частоты тактовых импульсов

Тип микросхемы Скорость, Гбит/
частота, ГГц
Делитель Время роста/спада,
пс
VOUT,
Вп-п
Pпотр,
мВт
Vdc,
В
HMC791LC4B 28/28 2/4 12/14 0,6 660 –3,3
HMC859LC3 –/26 8 9/17 0,8–1,8 320
HMC959LC3 4 19/19 281

Микросхемы выполнены в сверхминиатюрных керамических корпусах (рис. 1), рассчитанных на поверхностный монтаж, дающий минимальную паразитную индуктивность выводов. Тип корпуса указан в конце наименования микросхемы. Подробные данные о его размерах и конструкции приведены в фирменном описании (datasheet) микросхемы (это относится и к другим, описанным далее микросхемам).

Рис. 1. Корпус LC4B микросхемы HMC791LC4B

Типовая схема включения HMC791LC4B — делителя частоты в 4 раза — изображена на рис. 2. Внутри корпуса показана функциональная диаграмма этой микросхемы. На схеме видно, что наряду с делителями (на основе триггера со счетным запуском) в состав микросхемы входят входной и выходной сверхширокополосные усилители с дифференциальными входом и выходом. Именно они обеспечивают очень малое время нарастания и спада выходных импульсов. Дифференциальный вход и выход обеспечивают возможность работы как с однопроводными линиями передачи, так и с 2-проводными линиями — типа «витая пара». Волновое сопротивление таких трактов 50 Ом.

Рис. 2. Типовая схема включения микросхемы HMC791LC4B

Временные диаграммы работы микросхемы представлены на рис. 3. Они характерны для делителей частоты.

Рис. 3. Временные диаграммы работы микросхемы HMC791LC4B

Реальные осциллограммы импульсов при работе микросхем на близкой к предельной частоте входных импульсов показаны на рис. 4. Судя по данным (табл. 1), микросхема обеспечивает на стандартной нагрузке 50 Ом очень малое время нарастания (12 пс) и спада (14 пс) выходных импульсов. Форма выходных импульсов близка к технически прямоугольной.

Рис. 4. Осциллограммы выходных сигналов HMC791LC4B

Монтаж микросхемы HMC791LC4B на печатной плате (рис. 5) — вполне обычный для скоростных микросхем: дифференциальные входы и выходы подключаются через 50-омные линии, работающие в режиме согласования. Образцовый отрезок такой полосковой линии создан в верхней части платы. Его можно использовать для тестирования полосковых линий платы.

Рис. 5. Монтаж микросхемы HMC791LC4B на печатной плате

В сложных логических и цифровых устройствах наряду с логическими микросхемами широко применяются буферные каскады. Корпорация Hittite Microwave выпускает ряд таких высокоскоростных микросхем (табл. 2). Те из них, что дают быстрое время нарастания (Fast Rise), отмечены сокращением FR.

Таблица 2. Высокоскоростные буферные каскады

Тип микросхемы Скорость, Гбит/
частота, ГГц
Вход/выход Время роста/спада,
пс
VOUT,
Вп-п
Pпотр,
мВт
VП,
В
HMC670LC3C 13/13 1:2 24/22 1,1 250 –3,3
HMC720LC3C 1:2 FR 19/18 0,6–1,1 300
HMC720LP3E
HMC724LC3C 1:2 FE 1,1
HMC744LC3C 1:2 FR 22/20 0,6–1,2 290 +3,3
HMC842LC4B 45/28 1:2 11/11 0,4–1,2 465 –3,3
HMC850LC3C 28/20 16/15 0,6–1,1 315
HMC940LC4B 13/13 1:4 26/25 0,6–1,4 440

Типичная схема включения буферной микросхемы HMC842LC4B приведена на рис. 6. Там же (в корпусе) показана функциональная диаграмма микросхемы. Она состоит из ряда сверхширокополосных усилителей с дифференциальными входами и выходами, согласованными с 50-омными резисторами.

Рис. 6. Схема включения буферной микросхемы HMC842LC4B

Временные диаграммы работы микросхемы представлены на рис. 7, а на рис. 8 показан чертеж печатной платы с микросхемой HMC842LC4B. Микросхема способна работать с частотой до 28 ГГц и передавать данные, следующие с рекордной скоростью передачи — до 45 Гбит/с.

Рис. 7. Временные диаграммы работы микросхемы HMC842LC4B

Рис. 8. Печатная плата с микросхемой HMC842LC4B

Hittite Microwave выпускает ряд триггерных микросхем сверхвысокого быстродействия — с рабочей частотой от 13 до 46 ГГц. Реализованы различные типы триггеров: типа D и T, с цепью сброса на нуль Reset и др. Основные характеристики триггерных микросхем представлены в таблице 3. Часть микросхем имеет программируемое выходное напряжение: у них указывается интервал значений VOUT (от пика до пика).

Таблица 3. Микросхемы сверхскоростных триггерных устройств

Тип
микросхемы
Скорость, Гбит/
частота, ГГц
Тип триггера Время роста/спада,
пс
VOUT,
Вп-п
Pпотр,
мВт
VП,
В
HMC673LC3C 13/13 D 24/22 1,1 210 –3,3
HMC679LC3C 26/26 T Reset 18/17 0,4 270
HMC723LC3C 13/13 D Adj. Vout 19/17 0,7 264
HMC723LP3E D RF Adj. Vout 19/17 0,7 260
HMC727LC3C FR D 19/17 1,1 260
HMC729LC3C 26/26 T Reset 18/17 270
HMC747LC3C 13/13 FR D 22/20 0,7–1,3 264 +3,3
HMC749LC3C 26/26 T Reset 18/17 0,6–1,2 270
HMC841LC4B 43/43 D Adj. Vout 12/12 0,2–0,85 630 –3,3
HMC853LC3C 28/28 D 15/14 0,7–1,3 260
HMC953LC4B 14/14 2×D Com. Clock 22/20 0,6–1,3 442

На рис. 9 показано подключение к источникам питания микросхемы D-триггера HMC673LC3C. В корпусе микросхемы приведена ее функциональная диаграмма. Помимо триггера, микросхема содержит выходной усилитель с дифференциальным выходом.

Рис. 9. Подключение D-триггера (микросхема HMC673LC3C) к источникам питания

Временные диаграммы работы микросхемы HMC673LC3C представлены на рис. 10.

Рис. 10. Временные диаграммы работы микросхемы HMC673LC3C

Для оценки скорости работы быстродействующих интегральных схем с учетом шума и дрожания фронтов импульсов (джиттера) применяются глазковые диаграммы [2]. На рис. 11 показана такая диаграмма для микросхемы D-триггера HMC673LC3C. При скорости работы 10 Гбит/с «глаза» открыты, что указывает на четкую работу микросхемы.

Рис. 11. Глазковая диаграмма работы микросхемы HMC673LC3C при скорости работы 10 Гбит/c (масштаб по вертикали 100 мВ/дел., по горизонтали — 16,7 пс/дел.)

Самой скоростной микросхемой D-триггера является HMC841LC4B. Ее подключение к источникам питания и функциональная диаграмма показаны на рис. 12.

Рис. 12. Подключение микросхемы HMC841LC4B к источникам питания

Эта микросхема имеет уникально малое время нарастания и спада выходных импульсов — около 10 пс (рис. 13). Это обеспечивает работу микросхемы с самой высокой скоростью передачи данных — до 43 Гбайт/с. Глазковая диаграмма, подтверждающая возможность работы со столь высокой скоростью передачи данных, представлена на рис. 14.

Рис. 13. Зависимость времени нарастания и спада выходных импульсов микросхемы HMC841LC4B от напряжения VAC

Рис. 14. Глазковая диаграмма микросхемы HMC841LC4B при скорости передачи входных импульсов 40 Гбайт/с

Схема подключения T-триггера HMC679LC3C к источникам питания и его функциональная диаграмма показаны на рис. 15. На рис. 16 приведены идеализированные диаграммы работы этой микросхемы.

Рис. 15. Схема подключения микросхемы T-триггера HMC679LC3C к источникам питания

Рис. 16. Диаграмма работы микросхемы T-триггера

Осциллограммы выходного сигнала HMC679LC3C (рис. 17) дают представление о скорости работы микросхемы при частоте входных импульсов, близкой к предельной. Выходной сигнал при этом приобретает почти треугольную форму.

Рис. 17. Осциллограмма выходного сигнала микросхемы HMC679LC3C

Hittite Microwave выпускает также ряд стандартных по назначению, но уникальных по скорости работы логических микросхем. Их данные приведены в таблице 4. На их основе возможно построение сверхскоростных арифметико-логических устройств (АЛУ).

Таблица 4. Сверхскоростные логические микросхемы

Тип микросхемы Скорость, Гбит/
частота, ГГц
Тип логики Время роста/спада,
пс
VOUT,
Вп-п
Pпотр,
мВт
HMC671LC3C 13/13 XOR/XNOR 24/22 1,1 180
HMC672LC3C AND/NAND/OR/NOR
HMC721LC3C FR XOR/XNOR 19/18 0,6–1,2 230
HMC721LP3E 0,6–1,1
HMC722LC3C FR AND/NAND/OR/NOR
HMC722LP3E FR AND/NAND/OR/NOR
HMC725LC3C FR XOR/XNOR 1,1
HMC726LC3C FR AND/NAND/OR/NOR
HMC745LC3C FR XOR/XNOR 21/19 0,6–1,2 240
HMC746LC3C FR AND/NAND/OR/NOR 22/21   230
HMC843LC4B 45/25 AND/NAND/OR/NOR 10/10 0,2–0,9 530
HMC844LC4B XOR/XNOR 11/10 0,2–0,85
HMC851LC3C 28/28 15/14 0,5–1,3 241
HMC852LC3C AND/NAND/OR/NOR
HMC706LC3C 13/13 NRZ-to-RZ Converter 15/13 0,3–1,2 594

Следует отметить, что микросхема HMC672LC3C может выполнять логические функции AND, NAND, OR и NOR.

Схема подключения микросхемы HMC843LC4B к источникам питания и ее функциональная диаграмма показаны на рис. 18. А на рис. 19 даны временные диаграммы работы этой микросхемы.

Рис. 18. Схема подключения микросхемы HMC843LC4B к источникам питания

Рис. 19. Временные диаграммы работы микросхемы HMC843LC4B

Глазковая диаграмма работы микросхемы HMC843LC4B, снятая при скорости передачи входных данных 40 Гбайт/c (рис. 20), характеризует ее высокое быстродействие. Используется дифференциальный выход, обеспечивающий наибольшую скорость передачи данных. Зависимость времени нарастания и спада выходных импульсов от напряжения VAC, показанная на рис. 21, демонстрирует рекордно малое время нарастания (Rise) и спада (Fail) выходных импульсов — порядка 10 пс.

Рис. 20. Глазковая диаграмма работы микросхемы HMC843LC4B при скорости передачи входных данных 40 Гбайт/c

Рис. 21. Зависимость времени нарастания и спада выходных импульсов от напряжения VAC

Выпускается также несколько микросхем-селекторов, предназначенных для коммутации логических сигналов. Данные этих микросхем сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Параметры микросхем-селекторов

Тип микросхемы Скорость, Гбит/
частота, ГГц
Тип устройства Время роста/спада,
пс
VOUT,
Вп-п
Pпотр,
мВт
HMC678LC3C 13/13 2:1 Selector 17/15 0,6–1,2 250
HMC728LC3C 1,1
HMC748LC3C 22/22 0,6–1,2
HMC858LC4B 14/14 2:1 Dif. Selector 19/20 0,5–1,3 221
HMC958LC5 4:1 Selector 17/17 294

Схема подключения HMC678LC3C, микросхемы-селектора на два направления, к источникам питания и ее функциональная диаграмма представлены на рис. 22.

Рис. 22. Схема подключения микросхемы HMC678LC3C к источникам питания

Глазковые диаграммы для обоих направлений микросхемы HMC678LC3C показаны на рис. 23. Каждому направлению соответствует своя диаграмма. Обе диаграммы практически равноценны.

Рис. 23. Глазковые диаграммы работы микросхемы HMC678LC3C по обоим направлениям

Выпускаются и микросхемы HMC705LP4/HMC705LP4E с программируемым от 1 до 17 коэффициентом деления частоты (рис. 24 и 25).

Рис. 24. Корпус микросхемы HMC705LP4/HMC705LP4E с программируемым от 1 до 17 коэффициентом деления частоты

Рис. 25. Функциональная диаграмма микросхемы HMC705LP4/HMC705LP4E

Для получения полного ряда коэффициентов деления (от 1 до 17) используются специальные схемные решения, например импульсные обратные связи в цепочке триггеров, комбинации умножителей и делителей частоты. Признаком применения импульсных обратных связей является отличие скважности выходных импульсов от 2 (рис. 26).

Рис. 26. Осциллограммы выходных импульсов микросхемы HMC705LP4/HMC705LP4E при различных коэффициентах деления

Микросхемы умножителей частоты служат для преобразования входного сигнала в определенном диапазоне частот в выходной сигнал с кратной частотой. Простейшими умножителями частоты являются пассивные умножители. Фирма выпускает 14 типов микросхем пассивных умножителей частоты. Для получения СВЧ выходных сигналов в умножителях применяются, например, сверхскоростные GaAs-диоды с барьером Шоттки. Коэффициент умножения обычно равен 2. Лишь одна микросхема из этого класса — HMC-XTB110 — имеет коэффициент умножения, равный 3.

Значительно больше номенклатура выпускаемых Hittite Microwave активных умножителей частоты. Они имеют входной и выходной усилители, что позволяет скомпенсировать потери преобразования и в ряде случаев повысить коэффициент умножения. Параметры ряда активных умножителей частоты приведены в таблице 6. Название типа корпуса указано в конце наименования микросхемы. Если его нет, значит, использован бескорпусный вариант оформления микросхемы (Chip).

Таблица 6. Типовые параметры ряда активных умножителей частоты корпорации Hittite Microwave

Тип микросхемы FIN,
ГГц
Коэффициент умножения FOUT,
ГГц
PIN,
дБм
POUT,
дБм
Фазовый шум,
дБс/Гц
HMC368LP 4,5–8 ×2 9–16 2 15 –140
HMC369LP3 4,95–6,35 9,9–12,7 0 4 –142
HMC370LP4 3,6–4,1 ×4 14,4–16,4 –15 0 –140
HMC443LP4 2,45–2,8 9,8–11,2 3 –142
HMC444LP4 1,2375–1,4 ×8 9,9–11,2 6 –136
HMC445LP4 0,62–0,69 ×16 9,9–11 7 –130
HMC449 13,5–16,5 ×2 27–33 0 10 –132
HMC573LC3B 4–11 8–22 5 12 –134
HMC576 9–14,5 18–29 3 17 –132
HMC578 12–16,5 24–33
HMC579 16–23 32–46   13 –127
HMC598 11–23 22–46 5 15
HMC814 6,5–12,3 13–24,6 4 17 –136
HMC916LP3E 2,66–5,33 ×3 8–16 5 2 –152
HMC917LP3E 1,5–2,5 ×4 8–10 –148

Микросхема HMC445LP4 (рис. 27) имеет самый большой коэффициент умножения, равный 16, и самую низкую частоту входного сигнала в узком диапазоне частот — от 0,62 до 0,69 ГГц. Это отражает общую закономерность построения умножителей частоты: диапазон частот умножителей получается тем шире, чем меньше коэффициент умножения. Это фундаментальное свойство спектров сигналов. Спектр выходного сигнала микросхемы HMC445LP4 показан на рис. 28.

Рис. 27. Функциональная диаграмма микросхемы HMC445LP4

Рис. 28. Спектр выходного сигнала микросхемы HMC445LP4

В ряде современных устройств связи, радиолокации и измерительной техники применяются линии с регулируемой временной задержкой. Они есть в частотных синтезаторах, точных таймерах, современных высокоскоростных последовательных логических устройствах и др. Hittite Microwave — одна из немногих компаний в мире, выпускающих интегральные твердотельные микросхемы линий задержки (ICs — Broadband Time Delay) пикосекундного диапазона с цифровой и аналоговой регулировкой задержки.

Микросхема HMC856LC5 предназначена для создания устройств временной задержки с длительностью от 0 до 100 пс. Она выполнена в миниатюрном 32-выводном керамическом корпусе SMT с размером кристалла 5×5 мм. Корпус предназначен для поверхностного монтажа и обеспечивает предельно малую длину выводов.

Функциональная диаграмма микросхемы представлена на рис. 29. Помимо собственно линии задержки DELAY, микросхема содержит согласующие дифференциальные каскады с 50-омными резисторами на входе и выходе, а также усилители для 5 разрядов блока цифрового управления. Эти усилители также имеют дифференциальные входы и могут работать от дифференциальных линий передачи управляющих сигналов.

Рис. 29. Функциональная диаграмма микросхемы HMC856LC5

Типовая временная диаграмма работы микросхемы HMC856LC5 представлена на рис. 30. Выходное напряжение микросхемы можно программировать и задавать в интервале от 500 до 1360 мВ с помощью управляющего напряжения VR. Типовое напряжение питания микросхемы — –3,3 В (диапазон значений от –3,7 до 2,9 В), потребляемый ток — 185 мА.

Рис. 30. Временная диаграмма работы микросхемы HMC856LC5

На рис. 31 показана зависимость задержки микросхемы от управляющего напряжения, представленного в десятичном коде. Она практически линейная и дана для трех значений температуры окружающей среды. Видно, что температурная нестабильность времени задержки достаточно мала. Разрешающая способность по времени задержки равна 3 пс.

Рис. 31. Зависимость задержки от управляющего напряжения, представленного в десятичном коде для микросхемы HMC856LC5

Микросхема имеет довольно малое время нарастания и спада выходных импульсов. На рис. 32 приведена зависимость времени нарастания и спада от напряжения питания. Типичное время нарастания — 20 пс, спада — 18 пс (измеряется при уровнях отсчета 20% и 80% от перепада выходного напряжения).

Рис. 32. Зависимость времени нарастания и спада выходных импульсов от напряжения питания микросхемы HMC856LC5

Малое время нарастания и спада позволяет использовать микросхему задержки в линиях связи с высокой пропускной способностью, а в перспективе — в генераторах импульсов с субнаносекундными фронтами. На рис. 33 показана глазковая диаграмма микросхемы при скорости передачи данных 28 Гбит/с. Даже при такой высокой скорости передачи «глаза» диаграммы остаются открытыми, что говорит о наличии достаточного запаса по динамическим параметрам микросхемы. Принципы построения глазковых диаграмм и осциллографы для их построения описаны в [2]. Для построения глазковой диаграммы на рис. 33 был использован осциллограф CSA8000 фирмы Tektronix.

Рис. 33. Глазковая диаграмма работы микросхемы HMC856LC5

Hittite Microwave выпускает также микросхему HMC910LC4B с временем задержки, управляемым аналоговым напряжением. Это упрощает микросхему и обеспечивает плавную регулировку времени задержки. Микросхема выполнена в сверхминиатюрном 24-выводном керамическом корпусе типа SMT с размерами 4×4 мм.

Функциональная диаграмма микросхемы временной задержки с аналоговым управлением HMC910LC4B представлена на рис. 34. В состав микросхемы входят собственно линии задержки и согласующие усилители с дифференциальными входами и выходами.

Рис. 34. Функциональная диаграмма микросхемы временной задержки с аналоговым управлением HMC910LC4B

На рис. 35а показана зависимость времени задержки микросхемы HMC910LC4B от управляющего напряжения VDC при разных значениях частоты. Аналогичные зависимости при разных значениях напряжения питания и температуры показаны на рис. 35б, в.

Рис. 35. Зависимость времени задержки микросхемы HMC910LC4B от управляющего напряжения VDC:
а) при разных значениях частоты; б) при разных значениях напряжения питания; в) при разных значениях температуры окружающей среды

Глазковая диаграмма работы микросхемы HMC910LC4B дана на рис. 36. Она снята при скорости передачи данных 10 Гбит/c. При такой скорости «глаза» диаграммы открыты. Максимальная скорость передачи данных (при закрытии «глаз») может достигать 32 Гбит/c.

Рис. 36. Глазковая диаграмма работы микросхемы при скорости передачи данных 10 Гбит/с

Заключение

Набор сверхскоростных логических микросхем фирмы Hittite Microwave вполне соответствует потребностям современной высокоскоростной электроники сверхвысокого (пикосекундного) быстродействия. Микросхемы выполнены на основе GaAs биполярных транзисторов, имеют дифференциальные входы и выходы и нередко допускают программирование уровня выходных сигналов.

Литература

  1. http://www.hittite.com
  2. Афонский В. П., Дьяконов В. П. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике. М.: ДМК-Пресс, 2011.

Цифровые микросхемы — начинающим (занятие 7)

Схемы для радиоуправления

Рассмотрим достаточно универсальный вариант дешифратора на базе сдвоенного компаратора.

Сигнал с выхода приемника любого типа подается на вход дешифратора. Приведенный на рисунке вариант рассчитан на работу с отрицательными входными импульсами. Компаратор, собранный на верхней части микросхемы, обеспечивает формирование на своем выходе (вывод 1 DA1) положительных импульсов, длительность которых определяется длительностью принятых командных импульсов, а амплитуда практически равна напряжению питания схемы. Этот сигнал подается на счетный вход (вывод 14) канального распределителя, реализованного на микросхеме DDI.

Через диод VD1 первый же из этих импульсов заряжает конденсатор СЗ до амплитудного значения. В результате на выводе 7 DA1 устанавливается нулевой потенциал. В паузах между импульсами конденсатор СЗ разряжается через резистор R8.

Постоянная времени выбрана такой, что напряжение на конденсаторе не успевает уменьшиться до опорного напряжения, установленного на прямом входе компаратора (вывод 5) за время даже самого длинного командного импульса. За время же син-хропаузы конденсатор успевает разрядиться, на выводе 7 компаратора появляется положительный скачок напряжения, который через дифференцирующую цепь C4R10 подается на вход обнуления счетчика (вывод 15), подготавливая его к следующему циклу работы. 

Для обеспечения работы дешифратора с положительными входными импульсами, элементы CI, Rl, R2 необходимо подключить к выводу 3 микросхемы DAI, a R3, R4, С2 — к выводу 2. Величину резистора R3 при этом нужно уменьшить до 91 кОм.

Детали и конструкция

Конденсатор СЗ, определяющий постоянную времени в схеме выделения синхропаузы, должен быть пленочным. К остальным деталям никаких особых требований не предъявляется. 

Настройка

Настройка дешифратора сводится к установке порога срабатывания компаратора с помощью потенциометра R4. Осциллограф подключается к выводу 1 DA1, а вход дешифратора— к выходу работающего приемника. Вращением оси потенциометра необходимо добиться появления на экране осциллографа хаотичных прямоугольных импульсов, что будет свидетельствовать о срабатывании компаратора от выходных шумов приемника. 

Далее, уводя движок потенциометра вверх по схеме, необходимо «загрубить» чувствительность до пропадания этих импульсов. Напряжение на выходе компаратора при этом должно установиться практически равным нулю. При поступлении на вход приемника сигналов передатчика, на выходе компаратора появляются прямоугольные граничные импульсы.

Распределитель импульсов на микросхеме DDI в настройке не нуждается.

Принципиальная схема

Если есть желание, можно сделать переключатель десяти фиксированных настроек для УКВ-ЧМ-приемника с электронной настройкой, управляемый одной кнопкой, по схеме показанной на этом рисунке.

На переднюю панель приемника выводится одна кнопка и десять светодиодов. Светодиоды индици-руют выбранную настройку, а кнопка служит для перебора настроек по кольцу в одну сторону.

Рис. 1. Принципиальная схема электронного переключателя фиксированных настроек.

В основе схемы интегральная КМОП микросхема CD4017 — полный аналог отечественной микросхемы К561ИЕ8. Источником входных импульсов для счетчика D1 служит кнопка S1. Цепь R1-R2-C1 служит для подавления дребезга кнопки чтобы при каждом её нажиме формировался только один импульс и счетчик D1 переходил только на одну ступень выше по счету.

Напряжение настройки Uнастр. формируется из напряжения логической единицы на выходах счетчика с помощью переменных резисторов R3-R12 и одного подстроечного R13. Переменные резисторы R3-R12 можно расположить внутри приемника и в его корпусе сделать отверстия под отвертку, с помощью которой можно крутить их за шлиц на валу. Либо вывести валы на заднюю стенку приемника.

Для индикации выбранной фиксированной настройки служат светодиоды HL1-HL10. Чтобы они не нагружали выходы микросхемы и таким образом не влияли на напряжение на выходе микросхемы, они подключены через транзисторные ключи на транзисторах VТ1-VT10.

Принципиальная схема

Схема весьма традиционна, состоит из генератора импульсов, следующих с периодом в одну секунду и трех десятичных счетчиков с переключателями на выходах.

Рис. 1. Принципиальная схема точного таймера на микросхемах К561ИЕ8 и CD4060, установка времени о 1 до 999 секунд.

В «стародавние времена» генератор импульсов с периодом в одну секунду делали на «часовых» микросхемах серии К176, таких как К176ИЕ5 или К176ИЕ12. Но, сейчас в виду давности снятия с производства, таких микросхем уже купить возможно не всегда. Более доступен «импорт» CD4060.

Но эта микросхема дает секунду на старшем выходе только если кварцевый резонатор будет на частоту 16384 Hz, купить такой не удалось, только на 32768 Hz. Но тогда на старшем выходе CD4060 будет 2 Hz.

Взять еще одну микросхему CD4060 и сделать на ней делитель на 2 не возможно, так как у ней нет выводов от младших разрядов. В общем, «похимичив» с выходами и весовыми коэффициентами, удалось получить частоту 1 Hz на выводе 5 D5, подавая на её вход частоту с вывода 15 микросхемы D4.

Таким образом, вместо одной К176ИЕ5 пришлось взять две CD4060. Генератор частоты 1 Hz выполнен на микросхемах D4 и D5. Блокировка генератора осуществляется подачей логической единицы на вывод 12 D4.

При этом генерация импульсов прекращается, и на выходе D5 сохраняется тот уровень, который был на момент блокировки. Обнуление выхода счетчика D5 — подачей логической единицы на вывод 12.

Этот счетчик обнуляется вместе с десятичными счетчиками D1-D3 с помощью кнопки-выключателя S4 служащей для пуска таймера. В нажатом состоянии S4 нагрузка, то есть, осветительный прибор, выключена потому что на затвор полевого транзистора поступает нулевое напряжение через резисторы R4 и R5 и он закрыт. Контакты реле К1 выключены и нагрузка соответственно тоже выключена.

Десятичный трехразрядный счетчик сделан на микросхемах D1-D3. Это микросхемы К561ИЕ8 или их аналоги CD4017. Импульсы частотой 1 Hz с вывода 5 D5 проходят на вывод 13 счетчика D1. Десятичный счетчик D1 отсчитывает единицы секунд. Десятки отсчитывает счетчик D2, а счетчик D3 отсчитывает сотни секунд.

Соответственно, переключателем S1 устанавливаются единицы секунд, переключателем S2 — десятки, переключателем S3 — сотни. Все эти переключатели соединены со входами логического элемента D6.2.

Пока хотя бы на одном из них присутствует логический ноль, на выходе D6.2 будет логическая единица. Что приводит к открыванию транзистора VT1 и включенному состоянию нагрузки.

Как только заканчивается заданное время единицы будут на всех переключателях S1-S3. Следовательно, на всех входах D6.2. При этом на его выходе напряжение падает до логического нуля и транзистор VT1 закрывается.

Реле К1 выключает нагрузку. В то же время, ноль с выхода D6.2 поступает на входы D6.1 и на его выходе возникает логическая единица, которая обнуляет счетчик D4.

Это приводит к блокировке генерации импульсов частотой 1 Hz, и схема останавливается в этом состоянии. Светодиоды HL1-HL3 служат для визуализации процесса отсчета времени.

Принципиальная схема регулятора

На рисунке показана схема регулятора мощности, в котором мощность регулируется изменением процентного соотношения времени выключенного и времени включенного состояния в течение одного временного периода.

При этом сам временной период можно установить плавно от 15 минут до одного часа (от величины этого периода будет зависеть как часто будет происходить включение и выключение нагрузки. На микросхеме D1 типа К176ИЕ5 сделана схема задающего генератора, который генерирует импульсы, следующие с периодом от 1,5 минуты до 6 минут.

Рис. 1. Принципиальная схема регулятора мощности — таймера включения и выключения.

Микросхема К176ИЕ5 предназначена для работы в электронных часах на основе ИМС К176-Й серии. Она состоит из элементов мультивибратора и нескольких счетчиков. По типовой схеме включения частота мультивибратора должна быть задана кварцевым резонатором на 32768 Гц, а на выходе после деления счетчиком имеются импульсы частотой 1 Гц.

Здесь кварцевый резонатор заменен RC-цепью, со значительно более низкой резонансной частотой, которую к тому же можно плавно регулировать при помощи переменного резистора.

С выхода (вывода 15) микросхемы D1 импульсы, период которых установлен цепью C1R2R3 и счетчиком-делителем микросхемы, на вход счетчика D2, который представляет собой счетчик на 10 с десятичным выходом, то есть, с дешифратором на выходе. При счете импульсов единица по его выходам, как бы, перемещается сверху вниз по схеме.

Этот счетчик используется для установки интервала включенного и выключенного состояния нагрузки. Так как у него есть 10 положений, то период получается в 10 раз больше периода импульсов на выходе D1.

Нагрузкой управляет RS-триггер на элементах микросхемы D3. Нагрузка включена тогда, когда на выходе D3.2 единица, и выключена когда на этом выходе ноль. Непосредственно нагрузку включает и выключает реле К1, ток на обмотку которого поступает через транзисторный ключ на VT1 и VT2. Мощность, выраженная в процентах, устанавливается переключателем S1.

В показанном на схеме положении 10% схема работает так: как только счетчик D2 приходит в состояние «0», единица с его вывода 3 поступает на вывод 3 элемента D3.1 и RS-триггер D3.1-D3.2 переключается в состояние с логической единицей на выходе D3.2. Ключ VT1-VT2 открывается и реле К1 включает нагрузку.

Как только приходит следующий импульс появляется единица на выводе 2 D2 и триггер D3.1-D3.2 возвращается в исходное положение, — ноль на выходе D3.2. Ключ VT1-VT2 закрывается и реле К1 выключает нагрузку. Остальные 9 тактов периода нагрузка будет выключена.

Таким образом, нагрузка будет работать только десять процентов общего времени. Если S1 переключить в другое положение, например «40%», то нагрузка включится в нулевом положении счетчика (единица на выводе 3 D2), а выключится в положении «4» (единица на выводе 10), то есть на четвертом импульсе из десяти, и нагрузка, соответственно, будет включена в течении 40% общего времени.

В положении «100%» вывод 13 D3.2 отключен от выходов счетчика D2 и подключен к общему минусу. В таком положении нагрузка включается по приходу счетчика D2 в нулевое положение и не выключается вообще, далее независимо от работы счетчика.

Поскольку время включенного и выключенного состояния может быть довольно велико, в схеме есть кнопки S1 и S2, которыми в любой момент можно включить или выключить нагрузку.

Наличие на выходе обычного электромагнитного реле, которое в отличие от тиристоров и симисторов не вносит никаких изменений в форму сетевого напряжения, позволяет управлять любой нагрузкой от электронагревательных или осветительных приборов до сложной электронной аппаратуры.

Детали и монтаж

Монтаж выполнен на макетной печатной панели. Микросхему CD4017 можно заменить на К561ИЕ8, К176ИЕ8 или любой другой аналог типа «…4017». Транзисторы С9014 — это обычные п-р-п кремниевые маломощные транзисторы, так сказать, общего применения. Можно заменить, например, на КТ3102 или другой аналог.

Светодиоды — любые индикаторные. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522, КД521 или другие аналоги. Кнопка S1 — без фиксации в нажатом состоянии.

Питаться схема должна от стабилизированного источника питания, так как от стабильности его напряжения зависит стабильность настройки приемника. Напряжение питания может быть от 5 до 15V, при этом нужно учесть, что от напряжения питания зависит максимальное напряжение настройки.

Довольно популярная микросхема К561ИЕ8
(зарубежный аналог CD4017) является десятичным счетчиком с дешифратором. В своей структуре микросхема имеет счетчик Джонсона (пятикаскадный) и дешифратор, позволяющий переводить код в двоичной системе в электрический сигнал появляющийся на одном из десяти выходов счетчика.

Счетчик К561ИЕ8 выпускается в 16 контактном корпусе DIP.

Детали и монтаж

Источником питания схемы служит малогабаритный импульсный источник постоянного напряжения 5V, в качестве которого используется универсальное зарядное устройство для сотовых телефонов, подключающихся на зарядку через универсальный разъем USB. Переключатели S1-S3 — старые галетные на 11 положений. Используется десять положений.

Их можно заменить любыми переключателями на не менее десяти положений. Выключатель S4 тоже «не первой свежести», — это П2К с независимой фиксацией. Тоже можно подобрать и более современный аналог. Реле К1 с обмоткой на 5V.

Схема, за исключением реле, может питаться напряжением от 4 до 16V, поэтому, если есть, например, реле с обмоткой на 12V и источник питания на такое же напряжение, можно использовать реле на 12V. Кварцевый резонатор Q1 — обычный стандартный «часовой» резонатор на частоту 32768 Hz.

Если посчастливится приобрести резонатор на 16384 Hz, можно сократить одну микросхему CD4060, удалив D5. А импульсы частотой 1 Hz снимать с вывода 3 D4.

Светодиоды — любые индикаторные. Транзисторы КТ3102 можно заменить любыми маломощными транзисторами структуры п-р-п. Полевой транзистор КП501 можно заменить на КП504 или подыскать ему импортный аналог.

Монтаж выполнен на готовой покупной макетной печатной плате.

Назначения выводов К561ИЕ8:

  • Вывод 15 (Сброс
    ) — счетчик сбрасывается в нулевое состояние при поступлении на данный вывод сигнала лог.1. Предположим, вы хотите, чтобы счетчик считал только до третьего разряда (вывод 4), для этого вы должны соединить вывод 4 с выводом 15 (Сброс). Таким образом, при достижении счета до третьего разряда, счетчик К561ИЕ8 автоматически начнет отсчет с начала.
  • Вывод 14 (Счет)
    – вывод предназначен для подачи счетного тактового сигнала. Переключение выходов происходит по положительному фронту сигнала на выводе 14. Максимальная частота составляет 2 МГц.
  • Вывод 13 (Стоп)
    – данный вывод, в соответствии от уровня сигнала на нем, позволяет останавливать или запускать работу счетчика. Если необходимо остановить работу счетчика, то для этого необходимо на данный вывод подать лог.1. При этом даже если на вывод 14 (Счет) по-прежнему будет поступать тактовый сигнал, то на выходе счетчика переключений не будет. Для разрешения счета вывод 13 необходимо соединить с минусовым проводом питания.
  • Вывод 12 (Перенос)
    – данный вывод (вывод переноса) используются при создании многокаскадного счетчика из нескольких К561ИЕ8. При этом вывод 12 первого счетчика соединяют с тактовым входом 14 второго счетчика. Положительный фронт на выходе переноса (12) появляется через каждые 10 тактовых периодов на входе (14).
  • Выводы 1-7 и 9-11 (Q0…Q9)
    — выходы счетчика. В исходном состоянии на всех выходах находится лог.0, кроме выхода Q0 (на нем лог.1). На каждом выходе счетчика высокий уровень появляется только на период тактового сигнала с соответствующим номером.
  • Вывод 16 (Питание)
    – соединяется с плюсом источника питания.
  • Вывод 8 (Земля)
    – данный вывод соединяется с минусом источника питания.
Оцените статью:

Список выбора запчастей НАСА (NPSL)

Детали НАСА Список выбора (NPSL)

ПРИМЕЧАНИЕ. указано в таблицах выбора деталей NPSL, список устройства указанная здесь технология НЕ подразумевает / не гарантирует обеспечение радиационной стойкости. (RHA). Приложения, касающиеся способности устройства выдерживать воздействие к различным формам космического излучения (например, общая ионизирующая доза, однократная эффекты событий и т. д.) должны быть рассмотрены, и устройство должно быть оценено эксперты Программы по радиационной безопасности. Следующие ресурсы могут также можно проконсультироваться для первоначального руководства:

НАСА Годдард Радиационные эффекты и анализ
Лаборатория реактивного движения Радиационные эффекты

Микросхемы
(монолитные)
Цифровой, Клей-Логик,
БИПОЛЯРНЫЙ — LS, ALS, ABT

Цифровой, Glue-Logic, ADVANCED CMOS — AC, ACT, ACQ, ACTQ

Цифровой, CMOS, с радиационной стойкостью (SOS) — HCS, HCTS

Цифровой, CMOS, Radiation Hardened (Bulk и SOS) — ACS, АКТЫ

воспоминаний, CMOS — PROM

воспоминаний, CMOS — SRAM

воспоминаний, CMOS — DRAM (в разработке)

Микропроцессоры и периферийные устройства MOS

Микроконтроллеры КМОП

Приложение Специальные интегральные схемы (ASIC)

Программируемый Логические устройства (PLD) и программируемые вентильные матрицы (ПЛИС)

Микросхемы, Линейный БИПОЛЯРНЫЙ и КМОП

Интерфейс / Шина Контроллеры CMOS

CMOS, Цифровой, высокоскоростной (компоненты более старой технологии) HC

CMOS, Цифровой, высокоскоростной, TTL-совместимый (компоненты старых технологий) HCT

НАСДА Квалифицированные микросхемы и полупроводники — Общие Информация

ПРИМЕЧАНИЕ:
Действия, отвечающие за MIL-PRF-38535, MIL-PRF-38534 и MIL-M-38510 Квалифицированными частями является Центр снабжения обороны Колумбуса (DSCC).

Ответственный за деятельность для частей, отвечающих требованиям QTS-38510A, является Национальное космическое развитие Агентство Японии (NASDA).

Цифровая микросхема

NSN 5962-01-502-3457 [наличие деталей] Цифровая микросхема

NSN 5962-01-502-3457 [наличие деталей] Описание позиции

Микросхема, специально разработанная для генерации, изменения или обработки электрических сигналов, которые работают с двумя различными или двоичными состояниями.Эти состояния обычно называются включенными и выключенными, истинными и ложными, высокими и низкими или «1» и «0».

NSN: 5962-01-502-3457

Прилагается к каждому заказу

  • Защита от подделок
  • 100% проверка продукции
  • Сохранение записей 7 лет
  • Своевременная доставка
  • Сертификат HAZMAT
  • Доставка по всему миру
Получить предложение
Получите актуальную цену на nsn 5962015023457
Особенности и характеристики

Конечное приложение

РСРП РЛС

Название детали присвоено контролирующим агентством

Электрическое программируемое запоминающее устройство только для чтения

Особые характеристики

Функционирует как двухрядная интегральная схема

FSC

5962 Электронные микросхемы

Номера деталей производителя
Номера деталей, зарегистрированные под этим национальным складским номером.

Номер детали

Клетка

Статус

Паспорт безопасности материалов

Внешняя торговля и расписание B
Что такое номер в Приложении B? Дополнительную информацию см. На сайте help.cbp.gov .
  • Приложение B Номер: 8542

    0

  • НАИКС: 334413
  • SITC: 77689
  • Описание: Электронные интегральные схемы и детали микросборок
  • Конечное использование (Код 21320):
    Полупроводники
Вопросы и ответы
Часто задаваемые вопросы для NSN 5962-01-502-3457
Какие производители nsn 5962015023457?
Есть ли у этого nsn 5962015023457 срок годности?
Нет.У этого NSN нет применимого срока годности.
Каково формальное определение nsn 5962015023457
Микросхема, специально разработанная для генерации, изменения или обработки электрических сигналов, которые работают с двумя различными или двоичными состояниями. эти состояния обычно обозначаются как «включено» и «выключено», «истина» и «ложь», «высокое и низкое» или «1» и «0».
Содержит ли nsn 5962015023457 драгоценные металлы?
Без содержания драгоценных металлов.
Содержит ли nsn 5962015023457 опасные материалы?
Нет паспорта безопасности материала. Нет опасных материалов.
Что такое ESD-классификация nsn 5962015023457?
Нет данных об электростатическом разряде.
Идентификационная группа
Руководство по идентификации предметов (IIG) и код наименования предметов (INC)

INC

ФИИГ

Прил.Ключ

Усл. Код

Статус

Что вы получаете при заказе на сайте nationalstocknumber.org?

  • Своевременная доставка
  • Сертификат соответствия
  • Детали с проверкой качества
  • Качественное быстрое обслуживание

NationalStockNumber.орг

350 Десятая авеню
Сан-Диего, CA 92101

ЗВОНИТЕ (619) 331-9599

NationalStockNumber.org | © 2021

CML Microcircuits (США) Inc. Цифровые голосовые ИС от RFMW, Ltd

CML Microcircuits (США) Inc.

Цифровой приемопередатчик голоса и данных, 2,4 ГГц Больше информации

Цифровой приемопередатчик голоса и данных, 2.4 ГГц

Характеристики

  • Номер детали: SCT2400HDA
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
50 В наличии

CML Microcircuits (США) Inc.

ИС голосового кодека CVSD с программируемыми тактовыми частотами Больше информации

ИС голосового кодека CVSD с программируемыми тактовыми частотами

Характеристики

  • Номер детали: CMX639E2
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
243 В наличии

CML Microcircuits (США) Inc.

Голосовой мульти-транскодер, полудуплекс или дуплекс Больше информации

Голосовой мульти-транскодер, полудуплекс или дуплекс

Характеристики

  • Номер детали: CMX7261L9
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
64 В наличии

CML Microcircuits (США) Inc.

Вокодеры RALCWI, полудуплекс Больше информации

Вокодеры RALCWI, полудуплекс

Характеристики

  • Номер детали: CMX618Q3
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
55 В наличии

CML Microcircuits (США) Inc.

Голосовой кодек со сверхнизким энергопотреблением Больше информации

Голосовой кодек со сверхнизким энергопотреблением

Характеристики

  • Номер детали: CMX655DQ6
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

Голосовой мульти-транскодер, полудуплекс или дуплекс Больше информации

Голосовой мульти-транскодер, полудуплекс или дуплекс

Характеристики

  • Номер детали: CMX7261Q1
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

ИС голосового кодека CVSD с программируемыми тактовыми частотами Больше информации

ИС голосового кодека CVSD с программируемыми тактовыми частотами

Характеристики

  • Номер детали: CMX639D4
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
26 Под заказ

CML Microcircuits (США) Inc.

RALCWI Вокодер IC Больше информации

RALCWI Вокодер IC

Характеристики

  • Номер детали: CMX638Q3
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

RALCWI Вокодер IC Больше информации

RALCWI Вокодер IC

Характеристики

  • Номер детали: CMX638L4
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

Процессор голосовой связи с вокодером RALCWI, 48-контактный LQFP Больше информации

Процессор голосовой связи с вокодером RALCWI, 48-контактный LQFP

Характеристики

  • Номер детали: CMX188L4
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

Процессор голосовой связи с вокодером RALCWI, 48-контактный VQFN Больше информации

Процессор голосовой связи с вокодером RALCWI, 48-контактный VQFN

Характеристики

  • Номер детали: CMX188Q3
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
Отправить запрос цитаты Отправить запрос цитаты

CML Microcircuits (США) Inc.

Голосовой кодек с адаптивной дельта-модуляцией (ADM) Больше информации

Голосовой кодек с адаптивной дельта-модуляцией (ADM)

Характеристики

  • Номер детали: CMX649E3
  • Производитель: CML Microcircuits Inc
  • Статус: Стандарт
5034 Под заказ

5962-8501602 — Микросхема, цифровая, CMOS, программируемый контроллер прерываний, монолитный кремний

tune Опции продукта
Загрузка продуктов для параметрического поиска…

tune Опции продукта

Загрузка Toggle Controls Full Screen Reset

описание Документация
Заголовок язык Тип Формат Размер файла Дата
AN9867: Снижение номинальных характеристик в конце срока службы: необходимость или излишнее ограничение Указание по применению PDF 338 КБ
AN9654: Использование испытанных деталей Указание по применению PDF 224 КБ
PA14064 — Изменение минимального количества строк Информация о продукте PDF 282 КБ
PCN16087 — Альтернативный материал для крепления штампа для сборки герметичных упакованных продуктов Intersil Уведомление об изменении продукта PDF 260 КБ
PCN15064 — Аттестация альтернативного места сборки для CERDIP (MMT) Уведомление об изменении продукта PDF 323 КБ
PCN14017 — Изменение испытательной площадки для перечисленных продуктов Intersil — Carsem (CAS) Ипох, Малайзия Уведомление об изменении продукта PDF 174 КБ
PCN11040 — Изменение производственной площадки для сборки керамических изделий Intersil Dual-In-Line (Frit Seal Cerdip) — Амкор (ATP), город Мунтинлупа, Филиппины Уведомление об изменении продукта PDF 151 КБ
PCN11042 — Изменение производственной площадки для сборки продуктов Intersil Ceramic Solder Seal в упаковке — Амкор (ATP), Мунтинлупа, Филиппины, и Intersil (ISP), Палм-Бэй, Флорида, Уведомление об изменении продукта PDF 138 КБ
Брошюра по продуктам Intersil Space Брошюра PDF 3.16 МБ

National Semiconductor 7703701EB Цифровая микросхема

Конфигурация:
• Длина корпуса: 0,840 дюйма максимум
• Рабочая температура: от -55 до 125 градусов Цельсия
• Максимальная мощность рассеиваемой мощности: 500 Милливатт

Номер детали: MM54C85J, DLA900-86-P -A919

Подробное описание

Важное примечание: другие аксессуары, руководства, кабели, данные калибровки, программное обеспечение и т. Д.не входят в комплект поставки этого оборудования, если не указаны в приведенном выше описании складских позиций.

Характеристики:

  • Герметично закрытый
  • Монолитный и положительный выходы
  • Расширяемый и маломощный
Цифровая микросхема 7703701EB представляет собой двухрядную интегральную схему, которая предлагает широкий спектр научных и промышленных применений в небольших и хорошо оборудованных корпусах. собранный пакет.

View It Live Request

Покупка подержанного оборудования не всегда должна быть выстрелом в темноте.Мы знаем, что существует множество различий, когда дело доходит до бывшего в употреблении оборудования, и довольно часто бывает сложно выбрать между разными частями, особенно когда оборудование не находится прямо перед вами.

Ну, а что, если бы вы смогли увидеть оборудование до того, как его купили? Не просто изображение с веб-сайта производителя, но и фактическое оборудование , которое вы получите.

С InstraView ™ мы на один шаг приближаем вас к проверке интересующего вас оборудования, не дожидаясь его появления у дверей.

InstraView ™ работает в вашем веб-браузере и позволяет просматривать фактическое оборудование, которое вас интересует, перед покупкой. Вы можете увеличить масштаб, чтобы увидеть этикетки с серийным номером, или уменьшить масштаб, чтобы увидеть общее состояние оборудования.

Это как если бы магазин пришел к вам!

Форма запроса InstraView

Для начала …

1. Заполните форму запроса ниже

2. Мы отправим вам электронное письмо, в котором вы узнаете, когда именно ваше оборудование будет доступно для просмотра

Объект для проверки: 48659-1 — Цифровая микросхема National Semiconductor 7703701EB

Спасибо!
Мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Artisan Scientific Corporation dba Artisan Technology Group не является аффилированным лицом или дистрибьютором National Semiconductor. Изображение, описание или продажа продуктов с названиями, товарными знаками, брендами и логотипами предназначены только для идентификации и / или справочных целей и не указывают на какую-либо принадлежность или разрешение какого-либо правообладателя.

Примеры проектирования микросхем CML Ускоренная разработка цифровых мобильных радиостанций | 2018-08-31

CML Microcircuits Компания рада сообщить, что теперь предлагает расширенную поддержку дизайна для быстрорастущего глобального рынка цифровой мобильной радиосвязи.Благодаря своим последним предложениям продуктов дизайнеры теперь могут легко разрабатывать двухрежимные (цифровые / аналоговые) радиостанции для носимых и персональных форматов радио, работающие с мощностью до 2 и 5 Вт, нацеленные на передачи на короткие и средние расстояния соответственно.

Поскольку рынок голосового радио, работающего в лицензированном спектре, продолжает переходить от аналоговой передачи к передаче с цифровым кодированием, OEM-производителям требуются решения, которые могут поддерживать оба режима работы. SCT9389 является примером конструкции высокоинтегрированного двухрежимного решения, которое включает в себя цифровой процессор основной полосы частот SCT3268TD со встроенным хост-контроллером, ВЧ-приемопередатчик и ВЧ-усилитель мощности в едином малом форм-факторе (48 мм x 35 мм).Разработанный специально для соответствия европейским стандартам, SCT9389 использует запатентованную технологию прямого преобразования CML Microcircuits и поставляется со всем стеком протоколов, встроенным в устройство, включая физический уровень, уровень канала передачи данных и уровень управления вызовами. Внедрение проверенного ВЧ-решения значительно сокращает время разработки, особенно для тех, кто менее знаком с требованиями PMR.

Конструкция SCT9389 поддерживает аналоговый (чистый голос, CTCSS, DCS), цифровой голос (dPMR, DMR – частный и групповой вызов), цифровые данные (короткие сообщения) и цифровые дополнительные услуги (dPMR / DMR).Для дальнейшей поддержки перехода от аналогового к цифровому, конструкция SCT9389 обеспечивает автоматическое обнаружение и переключение между аналоговым и цифровым режимами. Он предназначен для небольших (носимых) цифровых мобильных радиостанций, работающих при системной мощности до 2 Вт.

Кроме того, компания CML Microcircuits разработала ряд эталонных проектов, которые обеспечивают готовое решение для проектирования цифровой мобильной радиосвязи. Доступные для квалифицированных клиентов бесплатно, эталонные проекты включают файлы Gerber и ведомость материалов, а также все прошивки и программное обеспечение, необходимые для разработки мобильной радиостанции dPMR / DMR / Analog.В качестве примера SCT9366D представляет собой пример конструкции на основе цифрового процессора основной полосы частот SCT3258TD, подходящий для устройств, предназначенных для работы с мощностью передачи до 5 Вт.

«Увеличивая наши инвестиции в решения, ориентированные на цифровое мобильное радио (DMR) и цифровое частное мобильное радио (dPMR), с поддержкой устаревшего аналогового радио, CML Microcircuits укрепляет свои позиции в качестве лидера рынка в этой области приложений», — сказал Дэвид. Брук, менеджер по продуктам беспроводной передачи голоса и данных CML Microcircuits.«Наши высокоинтегрированные решения и соответствующие эталонные конструкции предоставляют производителям оборудования самый быстрый путь к рынку с наименьшими рисками и минимальными затратами на выпуск продукции».

MIL-HDBK-217 Таблицы микросхем | SQC Online

Если вам нужен расчет MTBF для микросхем, вентильных матриц, логических массивов и микропроцессоров, нажмите здесь.

В этот раздел включены различные таблицы для микросхем, вентильных матриц, логических матриц и микропроцессоров.

2900 до . до 8169 бит1400
Тип микросхемы С 1
Биполярный, цифровой, от 1 до 100 вентилей 0.0025
Биполярный, цифровой, от 101 до 1000 вентилей 0,0050
Биполярный, цифровой, от 1001 до 3000 вентилей 0,0100
биполярный, до 10,003 0,017 0,017 0,017 0,01
Биполярный, цифровой, от 10 001 до 30 000 вентилей 0,0400
Биполярный, цифровой, от 30 001 до 60 000 0,0800
0 биполярный, линейный, от 1 до 100 транзисторов0100
Биполярный, линейный, от 101 до 300 транзисторов 0,0200
Биполярный, линейный, транзисторы от 301 до 1000 0,0400
116,009 10171 линейный, линейный
Биполярный PLA / PAL, до 200 ворот 0,0100
Биполярный PLA / PAL, 201–1000 ворот 0,0210
Биполярный 16,001 9017 до 5,000 PLA 16,003 9017 PAL .0420
MOS Цифровой, от 1 до 100 вентилей 0,0100
MOS, Цифровой, от 101 до 1000 вентилей 0,0200
MOS, Цифровой, от 1 001 до 3 000 9017 0,017 904
MOS, цифровой, от 3001 до 10000 гейтов 0,0800
MOS, цифровой, от 10 001 до 30 000 гейтов 0,1600
MOS, цифровой, от 30 001 до 60 000
МОП, линейный, от 1 до 100 транзисторов 0,0100
МОП, линейный, от 101 до 300 транзисторов 0,0200
МОП, линейные транзисторы от 1 000 до 3017 от 301 до 301
MOS, линейный, от 1001 до 10 000 транзисторов 0,0600
MOS PLA / PAL, до 500 ворот0017
MOS PLA / PAL, от 1001 до 5000 вентилей 0,0034
MOS PLA / PAL, от 1001 до 5000 вентилей 0,0068
бит, микропроцессор 0,0
Биполярный микропроцессор, до 16 бит 0,1200
Биполярный микропроцессор, до 32 бит 0,2400
MOS микропроцессор
Микропроцессор MOS, до 16 бит 0,2800
Микропроцессор MOS, до 32 бит 0,5600
Группа Экран / тест MIL-STD-883 (Примечание 3) Оценка баллов
1 * TM 101O (температурный цикл, минимальное условие B) и TM 2001 (постоянное ускорение, минимальное условие B) и TM 5004 (или 5008 для гибридов) (окончательная электрическая часть при экстремальных температурах) и TM 1014 (испытание на герметичность , Условие A, B или C) и TM 2009 (внешний вид) 50.0
2 * TM 101O (температурный цикл, условие B минимум) и TM 2001 (постоянное ускорение, условие B минимум)
TM 5004 (или 5008 для гибридов) (конечные электрические параметры при экстремальных температурах) и TM 1014 ( Испытание на герметичность, условия A, B или C) и TM 2009 (внешний вид)
37,0
3 (уровень B) Предварительный прожиг электрики TM 1015 (уровень B приработки) и TM 5004 (или 5008 для гибридов) (Электрооборудование после выгорания при экстремальных температурах) 30.0
3 (уровень S) Предварительное сжигание в электротехнике TM 1015 (уровень B для сжигания) и TM 5004 (или 5008 для гибридов) (электрооборудование после сжигания при экстремальных температурах) 36,0
4 * TM 2020 Pind (обнаружение шума от частиц) 11,0
5 (примечание 1) TM 5004 (или 5008 для гибридов) (окончательная электрическая часть при экстремальных температурах) 11,0
6 TM 2010/17 (внутренняя визуализация) 7.0
7 * (примечание 2) TM 1014 (испытание на герметичность, условия A, B или C) 7,0
8 TM 2012 (рентгенография) 7,0
9 ( примечание 2) TM 2009 (внешний вид) 7,0
10 TM 5007/5013 (GaAs) (водоприемник) 1,0
11 TM 2023 (неразрушающее сцепление) ) 1,0
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *