Інтегральні мікросхеми серії 500

Серія 500 є системою швидкодіючих логічних Запом нающие і спеціальних елементів ЕСЛ-типу. Інтегральні мікросхеми серії 500 призначені для застосування в технічних засобах і використовуються для побудови швидкодіючих пристроїв (процесори, канали, пристрої управління оперативними і зовнішніми ЗУ тощо) Єдиної Системою ЕОМ. ВІДМІТНІ ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ ЕСЛ ТИПУ. ІМС серії 500 мають ряд позитивних якостей, які забезпечують їх оптимальне використання в швидкодіючої цифро вої апаратури: 1) високим швидкодією, 2) широкими логічними можливостями; 3) сталістю споживання потужності при підвищенні частоти; 4) великий навантажувальною здатністю; 5) постійністю струму споживання від джерела основного напруги; 6) малої критичністю динамічних параметрів до технології виробництва; 7) хорошим співвідношенням фронту сигналу до його затримці; 8) високою стабільністю динамічних параметрів у діапазоні робочих температур і при зміні напруги електроживлення; ОПИС БАЗОВОГО ЕЛЕМЕНТА По виходу У1 реалізується функція " І-НІ "(інверсний вихід), по виходу У2 реалізується функція" І "(прямий вихід). Схема елемента складається з то кового перемикача, що містить дві гілки: перша гілка на транзис Торах Т1, Т2, друга - на транзисторі Т3. Потужність токового перемикач теля дорівнює 10 мВт. Логічні рівні "0" і "1" - 0,8 і 1,6 В відповідно. ПРИНЦИП РОБОТИ БАЗОВОГО ЕЛЕМЕНТА Випадок 1: На всі входи елемента одночасно подаються сигнали відповідні логічної одиниці, транзистори Т1 і Т2 закриваються, а транзистор Т3 відкривається, тому що напруга на його базі вище, ніж на базах транзисторів Т1, Т2, і через нього проходить струм , що задається опором Rо. Цей струм, зменшений на значення струму бази тран зистор Т3, створює на опорі Rк2 падіння напруги, рівне -0,8 В. З урахуванням падіння напруги на переході база-емітер транзис торів емітерних повторювачів Uбео =- 0,8 В отримаємо на прямому виході -1.6 В, а на інверсному виході - 0,8 В. Випадок 2: На один вхід елемента, наприклад вхід 1, подається сиг нал, відповідний логічному нулю, транзистор Т1 відкривається, а транзистор Т3 закривається. У цьому випадку на прямому виході У2 рівень напруги буде -0,8 В, а на інверсному -1,6 В. ОПИС СТАТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ Транзистори елемента працюють в діапазоні від -1,3 В до -0,3 В. В активній області менше -1,3 В транзистори працюють в відсіченні, вище -0,3 В входять в режим насищенія.Транзістори працюють в ненасиченому режимі, завдяки чому з затримок перемикання виключається рассаси вання заряду в транзисторі, збільшується швидкість перемикання з одного логічного стану в інше. Поріг перемикання елемента становить -1,2 В. Вихідні еміттерние повторювачі забезпечують мала вихідний опір мікросхеми, що зручно при узгодженні еле ментів у процесі побудови багатокаскадних схем. Опір Rк1 = 365 Ом вибрано менше опору Rк2 = 416 Ом через різницю напру жень на базах в струмового перемикачі, так на базах транзисторів Т1, Т2 напруга -0,8 В а на базі Т3 постійно -1,2 В. Якщо допустити зміна опору Rк1 в більшу сторону, то збільшиться напруга ня на базі відповідного емітерного повторювача і він закриває ся, і якщо транзистор Т1 або Т2 відкриті, то збільшиться напруга на інверсному виході. (У цьому й останньому реченні напруга рассмат риваются як різниця потенціалів). У разі зміни опору Rк2 - ситуація аналогічна, з менение опору Rо в більшу сторону призводить до зменшення то ка, що протікає по відкритому транзистору, і зменшення напруги на базі емітерного повторювача, відповідно зменшується вихідну напругу. ОПИС ДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ Динамічні параметри базового елементу залежать від опору ня і ємності навантаження. При ємності навантаження, що дорівнює нулю, і збільшен ня опору навантаження, час фронту наростання і спаду сигналу, а також час перемикання елемента - зменшується. Це відбувається через те, що зменшується вхідна ємність і разом з нею час перехідно го процесу. Але при ємності навантаження, відмінною від нуля, характер пе рехідних процесів змінюється. Час фронту U вих (t +) при збільшенні опору навантаження продовжує трохи зменшуватися, а час фронту і час перемикання U вих (t-) починає рости, і коливальний процес на виході U вих (t +) стає більш вираженим. Для зрівнювання часу укладання перемикання з "1" в "0" і з "0" в "1", а також для зменшення кидків напруги на U вих (t +) при перехідних процесах вибирається Rн = 100 Ом. РОЗРАХУНОК статичні і динамічні параметри РОЗРАХУНОК СТАТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ БАЗОВОГО ЕЛЕМЕНТА Найважливішими характеристиками ІМС серії 500 є вхідна, пере даточние і вихідна характеристики. Вхідні характеристики Вхідна характеристика використовується для визначення здатності навантаження елементів при роботі на аналогічні елементи або при відключенні під їх як навантаження до спеціальних елементів, а також для оцінки перешкодозахищеності елементів. Вхідна характеристика поставши ляєт собою залежність вхідного струму від вхідної напруги. На вхідних характеристиці ЕСЛ елемента можна виділити чотири об ласті, які відповідатимуть чотирьом можливим режимам роботи вхідного ланцюга ІС: 1 - вхідний транзистор закритий; вхідний струм визначається сопро тивления базового резистора, підключеного до входу; 2 - відбувається відмикання вхідного транзистора; нелінійний ділянку визначається віз розтануть базовим струмом вхідного транзистора; 3 - вхідний транзистор відкритий; вхідний струм незначно збільшується через збільшення емітерного струму ТП і збільшення струму через базовий резистор, 4 вхідний транзистор відкритий до насичення; базовий струм транзистора зна чительно збільшується при підвищенні вхідної напруги (режим неробочий) . Передавальні характеристики Передавальна характеристика являє собою залежність ви вихідне напруги мікросхем від вхідної напруги при перемиканні схеми з одного стану в інший. На передавальної характеристиці можна виділити чотири області: 1 - область установівшгося значення низького вихідного напруги лог. "1" для прямого і високої напруги лог. "0" для інверсного виходів; 2-зона перемикання з "1" в "0" для прямого і з "0" в "1" інверсного виходів; 3 - область устано зручно, до вподобаної значення "0" для прямого і "1" для інверсного виходів (у цій області характеристика має деякий нахил, внаслідок неідеальності генератора струму ТП); 4 - область насичення для інверсного плеча ТП. Передавальна характеристика основного елемента може бути використаний для аналізу вихідних рівнів напруги в різних режи мах роботи, оцінки формують засобів і перешкодозахищеності елементів тов, визначення їх спільної роботи з іншими логічними елементів тами або спеціальними елементами. РОЗРАХУНОК ДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ БАЗОВОГО ЕЛЕМЕНТА На позитивному фронті при активно-ємнісний навантаженні наблюда ється коливальний режим. Чим більше CН, тим цей процес найбільш виражений, також спостерігається найбільший викид і час встановлення tф (+) відкритого транзистора. На tф (-), відповідному фронту замикання транзистора характер перехідного процесу може змінитися, залежно від того закри ється чи ні ЕП. Якщо ЕП не закритий на tф (-), то характер процесу повторюється як для tф (+) (коливальний режим). Якщо tф (-) ЕП закритий, то характер перехідного процесу різко порушується і має вигляд ек споненціальной функції розряду CН на Rн. Характер процесу можна визначити за такими формулами: tф> CН х Rн - коливальний (транзистор відкритий) tф <CН х Rн - перехідний (транзистор закритий) Висока швидкодія ІМС серії 500 забезпечується спеціальною схемотехнікою ЕСЛ ІМС - роботою транзистора в ненасиченому режимі, малої амплітутой сигналу , низькими вихідним опором і технологи їй виготовлення ІМС. Основними динамічними параметрами ІМС серії 500 є за відкладеного распростроненности інформайіі в елементі і фронт перемикання з одного логічного стану в інший. Динамічні параметри ІМС серії 500, що працюють у складі аппа ратури, визначаються в основному параметрами елементів, величинами наг рузочного опору Rн і сумарною навантажувальної ємності Сн, під ключення до виходу елемента. Динамічні параметри ІМС серії 500 незначно залежать від відхилення напруги електроживлення і зміни температури навколишнього середовища.