Применение ТТЛ микросхем

При наличии отражений в линиях связи важное значение имеет возможный диапазон отрицательных входных напряжений. Чтобы предотвратить выход микросхемы из строя, необходимо ограничить либо входное напряжение, либо входной ток. Следует иметь в виду, что все современные ИС ТТЛ имеют на входе так называемые демпфирующие (антизвонные) диоды VD1— VD4 (см. рис. 3.1) для исключения ложных срабатываний пр

и наличии в линиях связи отражений сигнала. Первым отрицательным выбросом напряжения, амплитуда которого превышает 0,8 В, демпфирующий диод открывается. В результате амплитуда выброса на этом уровне ограничивается значением 0,8 В. Так как амплитуда последующего положительного выброса напряжения определяется амплитудой первого, то амплитуда первого становится значительно меньше 0,8 В, что не больше порогового напряжения. Следовательно, демпфирующие диоды ИС ТТЛ повышают их помехоустойчивость при отражениях сигналов, вызванных отрицательными фронтами импульсов. Более подробно влияние демпфирующих диодов на характер отражений в линиях связи рассмотрено в § 4.2.

Таблица 4.4

(Примечания. Для указанных режимов значения параметров не регламентируются. При превышении этих значений микросхема может выйти из строя.

2. В TV исполнения значения параметров предельных режимов могут быть отличными от приведенных в табл. 4.4.)

Для гарантии работоспособности демпфирующих диодов в ТУ вводится критерий их оценки, определяемый отрицательным входным напряжением при заданном входном (вытекающем) токе. Для ИС серий К155 и К555 отрицательное напряжение на демпфирующем диоде не должно превышать 1,5 В при заданном входном вытекающем токе 10 (К 155) и 18 мА (К555). Для ИС серии К531 соответствующее напряжение не должно превышать 1,2 В при входном токе 18 мА.

Указанный режим для проверки демпфирующих диодов не следует рассматривать как эксплуатационный и вести по нему расчет параметров аппаратуры.

В таблице 4.4 приведены предельные электрические режимы работы ИС серий К155, К555, К531, КР1533, КР1531.

При проектировании аппаратуры необходимо учитывать и такую особенность ИС ТТЛ, как критичность большинства микросхем к длительности фронтов входных сигналов. Когда одна ИС ТТЛ управляет другой, изменение входного напряжения последней происходит быстро и входной сигнал пересекает пороговую зону, которая находится в пределах установленных в технических условиях пороговых напряжений от 0,8 до 2,0 В еще до начала изменения выходного напряжения. Однако при подаче медленно изменяющегося сигнала выходное напряжение может начать изменяться до того, как входной сигнал пересечет пороговую зону. В этом случае ИС ТТЛ находится в режиме усиления и наличие любой паразитной обратной связи может вызвать генерацию. Эта обратная связь может осуществляться через цепь питания данной ИС, соединения на печатной плате и собственные паразитные емкости, имеющиеся на кристалле ИС. Следовательно, если входное напряжение ИС находится в пороговой зоне в течение времени, превышающего задержку ИС, то возникает опасность генерации.

Кроме того, увеличение длительности фронтов входного сигнала приводит к увеличению амплитуды и длительности выброса тока (так называемого «сквозного» тока) в выходном каскаде ИС. Чрезмерное увеличение этого тока может привести к выходу микросхемы из строя. Технические условия на ИС устанавливают предельно допустимые значения длительности фронтов для входных сигналов. Для ИС серий К155, К555 они не должны превышать 150 нс, для K531, КР1531 — 100 нс, для КР1533 — 1 мкс, если иное не оговорено в ТУ исполнения. Например, часть ИС серии К155 (К155КП5, К155ЛП5, К155ИДЗ, К155ЛА15, К155ИД1) имеют предельно допустимую длительность фронтов входных сигналов , , равную 1 мкс.

Если для управления микросхемами предполагается использовать импульсы с длительностью фронта, превышающей допустимую, то для формирования крутых фронтов следует использовать микросхемы типа К155ТЛ2, К555ТЛ2 (триггер Шмитта), либо ИС с открытым коллекторным выходом типа К155ЛА7, К155ЛА8, К555ЛА7, для которых длительность фронтов входного сигнала не критична. Однако следует помнить, что при запуске ИС, имеющих ограничение по τф, от ИС типа К155ЛА7, К155ЛА8 длительность фронтов выходного сигнала последних, зависящая от длительности фронтов входных сигналов, не должна превышать приведенных значений.

Следует помнить, что при использовании механических контактов (переключатели, контакты реле и т. д.) возможны нарушения в работе устройства, вследствие вибраций, возникающих при замыкании и размыкании контактов («дребезг»). В результате вместо сигнала определенной формы за короткий момент времени возникает несколько импульсов, которые воспринимаются последующей схемой как отдельные сигналы и могут вызвать разрушения работы устройства. Для исключения ложного срабатывания следует использовать ИС типа К555ТР2 либо схемотехническое решение, приведенное в качестве примера на рис. 4.8.

Неиспользуемые входы ИС ТТЛ. Как показала практика применения ИС ТТЛ как логических, так и триггерных схем, на помехоустойчивость и быстродействие их работы могут оказывать влияние входы, которые не используются в электрической схеме и остаются разомкнутыми. Известно, что каждый вход ИС обладает паразитной емкостью по отношению к выводам питания, земли, отдельным элементам ИС. Например, каждый вход многоэмиттерного транзистора обладает емкостью относительно базы транзистора 1,5—3,5 пФ в обесточенном состоянии. При переключении из-за этой емкости происходит дополнительная задержка распространения сигнала. В случае нескольких разомкнутых входов паразитные емкости оказываются включенными параллельно, и в результате дополнительная задержка увеличивается.

 Скачать реферат