2.2 Микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции.

2.2. Микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции

На рис. 162 приведена цоколевка простых логических микросхем рассматриваемых серий. Микросхемы, имеющие в своем обозначении после указания серии буквенное сочетание ЛА, а также четырехвходовые элементы микросхемы К176ЛП12, выполняют функцию И-НЕ. Микросхемы с сочетанием ЛЕ, а также трех- и четырехвходовые элементы микросхем К176ЛП4 и К176ЛП11, выполняют функцию ИЛИ-НЕ. В состав микросхемы К176ЛИ1 входит девятивходовый элемент И и инвертор, микросхема КР1561ЛИ2 - четыре двухвходовых элемента И.

Микросхема564ЛА10 - два логических элемента И-НЕ с открытым стоком (рис. 162). Сопротивление выходных транзисторов

Таблица 7

Таблица 7 (продолжение)

Таблица 7 {продолжение)

Таблица 7 (окончание)

микросхемы в открытом состоянии достаточно низкое - около 30 Ом при напряжении питания 3 В, 15 Ом при 5 В, 6 Ом при 10 В, и 4,5 Ом при 15В. Допустимый выходной ток определяется рассеиваемой мощностью 100 мВт на выход и составляет от 80 до 150 мА при напряжении питания от 5 до 15 В. Выходное напряжение, которое можно подавать на выходы микросхемы в закрытом состоянии, составляет 15В.

Микросхема может применяться для согласования КМОП-микросхем с ТТЛ-микросхемами, для работы на светодиодные индикаторы, электромагнитные реле и в других случаях, когда нагрузочной способности стандартных КМОП-микросхем недостаточно или требуется коммутация нагрузки от источника с открытым стоком.

МикросхемыК561ТЛ1 и КР1561ТЛ1 - четыре двухвходовых триггера Шмитта, выполняющих функцию И-НЕ (рис. 163, а). Основное свойство инвертирующего триггера Шмитта - скачкообразное изменение выходного напряжения от лог. 1 до лог. 0 при плавном повышении входного напряжения и переходе величины U1пор и изменении выходного напряжения от лог. 0 до лог. 1 при плавном снижении входного сигнала ниже U0пор , причем U1пор > U0пор . На рис. 163 (б) приведены зависимости U0пор и U1пор триггеров микросхемы К561ТЛ1 от напряжения питания. Порог U1пор почти во всем диапазоне напряжений питания выше половины напряжения питания, U0пор - ниже.

Триггеры Шмитта широко применяются для приема цифровых сигналов при большом уровне помех, для формирования сигналов с крутыми фронтами из плавно меняющихся сигналов, например из синусоидальных, в генераторах импульсов и в других случаях.

Микросхемы К176ПУ1, К176ПУ2, К176ПУЗ (рис. 164) служат для согласования относительно маломощных выходов КМОП-микросхем с микросхемами ТТЛ-серий. Микросхемы К176ПУ1 и К176ПУ2 -инверторы, К176ПУЗ сигналы не инвертирует. Стандартное напряжение питания - Uпит1=9 В подается на вывод 14 для К176ПУ1 и на вывод 16 для К176ПУ2 и К176ПУЗ, а дополнительное напряжение Uпит2=5 В на вывод 1 для всех микросхем. При таких напряжениях питания выходные сигналы имеют уровни, соответствующие микросхемам ТТЛ-серий. Паспортная нагрузочная способность - один

логический элемент серии К 155. Реальная нагрузочная способность существенно выше - в состоянии лог. 0 при напряжении на выходе 0,5 В втекающий ток может составлять 6... 10 мА, в состоянии лог. 1 при напряжении на выходе 2,4 В вытекающий ток 3...6 мА. Если выход микросхемы в состоянии лог. 0 замкнуть на источник питания +5 В, ток короткого замыкания составит 30...50 мА. При замыкании выхода, находящегося в состоянии лог. 1, на общий провод, ток короткого замыкания 6...9 мА. Указанные выходные токи измерены при двух указанных напряжениях питания 9 и 5 В. Для обоих источников питания техническими условиями допускаются напряжения от 5 до 10 В, реально микросхемы работоспособны при напряжениях питания от 4 до 15 В, однако необходимо, чтобы напряжение Uпит1 было не менее, чем Uпит2 Максимальные выходные токи в первом приближении пропорциональны напряжениям питания.

МикросхемыК561ПУ4 и КР1561ПУ4 (рис. 164) аналогичны по своему функционированию микросхеме К176ПУЗ, но требуют лишь одного источника питания, который подключается к выводу 1 микросхемы, вывод 16 свободен. При напряжении питания 10В микросхема К561ПУ4 может обеспечить выходной ток 8 мА в состоянии лог. 0 и 1,25 мА в состоянии лог. 1. Особенность этой микросхемы - возможность подачи на ее входы напряжения, большего, чем напряжение питания, что недопустимо для других типов микросхем (кроме К561ЛН2). Эта возможность позволяет использовать микросхемы К561ПУ4 и КР1561ПУ4 для сопряжения КМОП-микросхем, имеющих напряжение питания 5...15 В, с ТТЛ-микросхемами. В этом случае на микросхему К561ПУ4 (КР1561ПУ4) подают напряжение питания 5 В входы подключают к выходам КМОП-микросхем, выходы -ко входам ТТЛ-микросхем. Нагрузочная способность микросхемы

К561ПУ4 для такого включения - 3 мА в состоянии лог. 0, что практически позволяет подключать два входа микросхем серии К155.

Нагрузочная способность микросхемы КР1561ПУ4 больше. При выходном напряжении 0,4; 0,5; 1,5 В в состоянии лог. 0 гарантированный выходной втекающий ток элементов этой микросхемы составляет не менее 3,2; 8 и 24 мА при напряжении питания 5,10 и 15 В соответственно. Вытекающий выходной ток в состоянии лог. 1 при напряжении на выходе 4,6; 9,5; 13,5 В составляет не менее 0,16; 1,25 и 3,75 мА при тех же напряжениях питания. Дополнительно гарантируется выходной вытекающий ток не менее 1,25 мА в состоянии лог. I при напряжении питания 5 В и выходном напряжении 2,5 В.

Таким образом, элементы микросхемы КР1561ПУ4 при питании от напряжения 5 В позволяют нагружать их на 2 входа микросхем серии К155 или 8 входов микросхем серии К555.

МикросхемаК176ПУ5 (рис. 164) предназначена для согласования выходов микросхем ТТЛ со входами микросхем КМОП. При напряжении питания 5 В на выводе 15 и 9...10 В на выводе 16 на входы микросхемы можно подавать сигналы с выходов микросхем ТТЛ, выходные сигналы будут соответствовать уровням микросхем КМОП.

Микросхема564ПУ6 (рис. 164) - четыре преобразователя уровней ТТЛ в уровни КМОП с индивидуальной возможностью перевода выходов в высокоимпедансное состояние. Микросхема имеет два вывода для подачи питания - вывод 1 для подачи напряжения 5 В (питание микросхем ТТЛ) и вывод 16 для подачи напряжения питания микросхем КМОП, оно должно находиться в пределах 5...15 В, вывод 8 - общий провод.

Каждый преобразователь уровня имеет вход Е для управления выходом. При лог. 1 на этом входе выход преобразователя активен и повторяет входной сигнал, увеличенный по амплитуде до напряжения питания, поданного на вывод 16, при лог. 0 на входе Е выход переходит в высокоимпедансное состояние.

МикросхемыК561ПУ7 и К561ПУ8 (рис. 164) - соответственно шесть инвертирующих и шесть неинвертирующих преобразователей уровней ТТЛ-микросхем в уровни КМОП-микросхем. Принципиальное отличие этих микросхем от микросхем К176ПУ5 и 564ПУ6, выполняющих ту же функцию, - использование одного источника питания. При напряжении питания 10... 15 В порог переключения элементов микросхем составляет 1,5... 1,8 В, что хорошо согласуется с выходными уровнями микросхем серий ТТЛ. Выходные сигналы

микросхем имеют уровни, близкие к напряжению питания и потенциалу общего провода.

Гарантированная величина выходного тока микросхем при напряжении питания 12 В составляет не менее 1,3 мА в состоянии лог. 0 и напряжении на выходе 0,5 В или в состоянии лог. 1 и напряжении на выходе 11,5 В, реально выходные токи больше.

Из-за того, что микросхемы К561ПУ7 и К561ПУ8 используют один источник питания, при их управлении от микросхем ТТЛ теряется одно из наиболее интересных и полезных свойств микросхем КМОП - крайне малое потребление тока от источника питания в статическом режиме. При напряжении питания 12 В и напряжении на входах 0,5 или 3 В ток потребления микросхем К176ПУ7 и К176ПУ8 не превышает 4 мА. В то же время, если входные уровни соответствуют 0 В или напряжению источника питания, гарантируется, что ток потребления не превышает 20 мкА, реально - значительно меньше.

При напряжении питания 5 В порог переключения микросхем составляет 0,2...0,4 В, что позволяет использовать их в качестве усилителей-ограничителей импульсных сигналов малой амплитуды. Естественно, что микросхемы К561ПУ7 и К561ПУ8 можно использовать и в устройствах, целиком выполненных на микросхемах КМОП в качестве инверторов и буферных повторителей соответственно, но при напряжении питания менее 9 В это делать нецелесообразно из-за снижения помехоустойчивости.

МикросхемаК561ЛН1 (рис. 165) - шесть инверторов со стробированием и возможностью перевода выходов в высокоимпедансное состояние. Она имеет шесть информационных входов D1 - D6, вход стробирования С, вход переключения в высокоимпедансное состояние Е, шесть выходов. Вход Е является преобладающим - при подаче на него лог. 1 все выходы переходят в высокоимпедансное состояние независимо от других входных сигналов. При лог. 0 на входе Е и лог. 1 на входе С на всех выходах устанавливается лог. 0. При лог. 0 на обоих управляющих входах Е и С на выходах - инверсия сигналов с информационных входов.

Микросхема К561ЛН1 имеет повышенную по сравнению с другими микросхемами этой серии нагрузочную способность - при напряжении питания 10 В ее выходной ток может достигать 5,3 мА в состоянии лог. 0 и 0,5 мА в состоянии лог. 1, что позволяет использовать ее при работе на нагрузку с большой емкостью.

МикросхемаК561ЛН2 (рис. 165) - шесть инверторов с повышенной нагрузочной способностью. Ее электрические параметры аналогичны

параметрам микросхемы К561ПУ4, она также позволяет подавать на входы напряжение, большее напряжения питания, и может применяться для согласования КМОП-микросхем с ТТЛ-микросхемами.

МикросхемаК561ЛНЗ (рис. 165) - шесть повторителей сигнала с возможностью перевода выходов в высокоимпедансное состояние. Повторители разбиты на две группы - четыре и два элемента, в каждой группе управляющие входы Е элементов объединены. При подаче на входы Е соответствующей группы лог. 0 выходы элементов этой группы активны и повторяют входные сигналы. Если на входы Е подать лог. 1, выходы элементов переходят в высокоимпедансное состояние. На рис. 165 приведено также более компактное графическое обозначение микросхемы.

Нагрузочная способность элементов микросхемы К561ЛНЗ в активном состоянии весьма высока. Гарантируется, что выходное напряжение в состоянии лог. 0 не превышает 0,4; 0,5 и 1,5 В при втекающем токе соответственно 2,3; 6 и 15,2 мА и напряжении питания 5, 10 и 15 В. Аналогично выходное напряжение в состоянии лог. 1 составляет не менее 4,6; 9,5 и 13,5 В при выходном вытекающем токе 0,88;

2,2 и 6 мА и указанных выше напряжениях питания. Дополнительно гарантируется, что при напряжении питания 5 В в состоянии лог. 1 выходное напряжение превышает 2,5 В при вытекающем токе 4,2 мА.

Реально нагрузочная способность микросхемы больше. При напряжении питания 5 В в состоянии лог. О0выходной втекающий ток может достигать 16 мА при выходном напряжении 0,5 В, в состоянии лог. 1 вытекающий ток не менее 3 мА при выходном напряжении 4 В, что позволяет при необходимости нагружать на каждый выход микросхемы К561ЛНЗ до 10 входов микросхем серии К155.

Основное назначение микросхем К561ЛНЗ - поочередная подача на одну магистраль сигналов от различных источников, причем

благодаря большой нагрузочной способности микросхемы магистраль может иметь большую емкость и большое число подключенных к ней нагрузок и источников сигналов. Эти микросхемы могут найти также широкое применение в качестве буферных элементов, в особенности в микропроцессорных системах.