Логические элементы.

Условные графические обозначения основных логических элементов — повторителя (буфера), НЕ (инвертора), И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, сумма по модулю два, И-ИЛИ-НЕ - и выполняемые ими функции были приведены на рис. 1.6. Такие же обозначения используются и для перечисленных ЛЭ с большим числом входов.

На рис. 5.9 показаны ЛЭ И-НЕ (NAND Gates), выпускаемые отечественной промышленностью. На рисунках будет указываться ИС только одной серии, хотя ИС, выполняющие те же функции и имеющие то же расположение выводов, могут выпускаться и в других сериях. Зарубежные аналоги в дальнейшем, как правило, будут указываться внизу условного графического обозначения ИС (например, имеет аналог что отмечено знаками 00, а не имеет аналога — по). Мощные выходы буферов и драйверов помечаются знаком Вывод корпуса обозначен аббревиатурой GND (Ground- корпус, земля), а неиспользуемые выводы — через NC (No Connection).

Логические элементы ИЛИ-НЕ (NOR Gates) и НЕ (NOT Gates) отечественного производства изображены на рис. 5.10. Интегральная схема (два 4-входовых ЛЭ ИЛИ-НЕ со стробирова нием) выполняет функцию

где стробирующий сигнал, (Е - Enable - разрешение). Некоторые ЛЭ ИЛИ-НЕ и И-ИЛИ-НЕ (например, имеют дополнительные входы С (Collector) и Е (Emitter) для подключения расширителей (Expander) по ИЛИ. Использование таких ЛЭ будет рассмотрено далее при описании ЛЭ И-ИЛИ-НЕ.

На рис. 5.11 приведены ЛЭ И (AND Gates), ИЛИ (OR Gates), повторители (Buffers, Drivers - буферы, драйверы), сумма по модулю два (XOR - Exclusive OR Gates - исключающее ИЛИ) и мажоритарный элемент (Majority Logic Gate) отечественного производства. Одноименные ЛЭ различаются числом входов

Рис. 5.10 (см. скан)

и электрическими параметрами. Эквивалентные графические обозначения ЛЭ сумма по модулю два показаны на рис. 5.12,а.

Мажоритарным элементом (МЭ) называется логический элемент, имеющий нечетное число входов выход которого принимает значение логической единицы только в тех случаях, когда более чем на половину входов поданы сигналы логической единицы. Трехвходовой МЭ с прямым выходом выполняет функцию

а с инверсным выходом — функцию

На рис. показаны две эквивалентные формы МЭ с инверсными выходами, соответствующие двум вышеприведенным формам представления функции

(кликните для просмотра скана)

На основании закона двойственности многие ЛЭ могут быть представлены в двух эквивалентных формах (рис. 1.18). Одна из возможных реализаций операции приведена на рис. 5.12,в:

Схема на рис. 5.12,г, реализующая операцию (XNOR - Exclusive NOR), получена из предыдущей схемы на основании закона двойственности (см. § 1.14).

Рис. 5.13 (см. скан)

Выпускаемые различными изготовителями ЛЭ И-ИЛИ-НЕ и расширители по ИЛИ представлены на рис. 5.13.

Индивидуальные названия ЛЭ И-ИЛИ-НЕ содержат описание числа входов, связанных операцией конъюнкции, например, называется

Рис. 5.14

Рис. 5.15

Некоторые ЛЭ И-ИЛИ-НЕ имеют дополнительные входы С (Collector) и Е (Emitter) или только вход С, используемые для подключения расширителей по и др. Типовая схема ЛЭ И-ИЛИ-НЕ и расширителя по ИЛИ и способ их соединения показаны на рис. 5.14. К выводам подсоединены коллектор и эмиттер предварительного усилителя ЛЭ И-ИЛИ-НЕ, а выходами являются открытый коллектор (обозначается знаком см. рис. 5.13) и открытый эмиттер (обозначается знаком т.е. коллектор и эмиттер транзистора, не подключенные к нагрузкам.

Расширитель используется совместно с подключение расширителя к ЛЭ выполняется с помощью только одной связи, показанной на рис. 5.13 штриховой линией.

На рис. 5.15,а изображена схема подключения к для выполнения функции

Схема логического элемента ИЛИ-НЕ 155ЛЕ2 с расширением по ИЛИ представлена на рис. 5.15,6:

В табл. 5.8 приведены максимальные значения основных статических и динамических параметров токи потребления при низких и высоких уровнях выходных сигналов). Как правило, разработчикам электронной аппаратуры достаточно знания этих параметров для правильного выбора ИС, подробные же таблицы параметров, приведенные, например, в справочниках [28 - 35], используются при необходимости более точных оценок задержек в цепях передачи сигналов и учета различий входов по потребляемому току.

На рис. 5.16 приведены некоторые ЛЭ фирмы не имеющие отечественных аналогов:

74X531 — шесть элементов задержки с временем задержки, мало зависимым от температуры и напряжения питания не, не, не — для инверторов, не, не, не — для повторителя и не — для все элементы задержки имеют на входах p-n-p-транзисторы для снижения величины входного тока;

7487 - ИС, реализующая все четыре функции , одной переменной ;

745135 — две пары выполняющих функции

74265 — четыре ЛЭ с комплементарными (прямым и инверсным) выходами, относительная задержка сигналов на которых не превышает 0,5 не (формирователи противофазных сигналов с совпадающими во времени фронтами) и др.

Перечень отечественных ИС, выполняемых по ТТЛ технологиям, приведен в табл. П1.1, а зарубежных ИС - в табл. П1.4. Эти таблицы позволяют производить быстрый поиск необходимых ИС по их функциональному назначению, а также

(см. скан)

(см. скан)

Окончание табл. 5.8 (см. скан)

облегчают установление функционального назначения ИС по их названию или номеру. Основные статические и динамические параметры рассмотренных в монографии зарубежных ИС приведены в [27, 36, 37]. Полезный справочный материал можно найти также в [38].

Интегральные схемы различных серий, имеющие одинаковые названия (например, и т.д.), как правило, имеют одинаковое функциональное назначение и расположение выводов. Указанное правило позволяет использовать ИС новых серий при модернизации старых разработок. Однако, имеются и исключения из этого правила, например, (см. рис. 5.13) имеют разное число входов у одного из ЛЭ И-ИЛИ-НЕ. В дальнейшем встретятся еще подобные примеры. Конечно, не следовало бы для ИС, имеющих различное функциональное назначение, использовать одинаковые обозначения.