Типы выходных каскадов логических элементов
Цифровые элементы могут иметь выходы следующих типов: логические, с открытым коллектором, с третьи состоянием, с открытым эмиттером. Наличие четырех типов входов объясняется различными условиями работы элементов в логических цепях, в магистрально-модульных микропроцессорных системах.
Логический выход формирует два уровня выходного напряжения (U0 и U1). Выходное сопротивление логического выхода стремятся сделать малым, способным развивать большие токи для перезаряда емкостных нагрузок и, следовательно, для получения высокого быстродействия элемента. Такой тип выхода имеют большинство логических элементов, используемых в комбинационных цепях.
Схемы логических элементов ТТЛ(Ш) и КМОП подобны двухтактным каскадам – в них оба фронта выходного напряжения формируются с участим активных транзисторов, работающих противофазно, что обеспечивает малые выходные сопротивления при любом направлении переключения выхода (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 – Схема выходной цепи цифрового элемента |
Особенностью таких выходов состоит в том, что их нельзя соединять параллельно. Во-первых, это создаст логическую неопределенность, т. к. в точке соединения выхода, формирующего логическую единицу, и выхода, формирующего логический нуль, не будет нормального результата. Во-вторых, при соединении выходов, находящихся в различных логических состояниях, возникло бы их «противоборство». Вследствие малых величин выходных сопротивлений уравнительных ток при этом может достигать достаточно большой величины, что может вывести из строя электрические элементы выходной цепи.
|
|
Элементы с тремя состояниями выхода (типа TC) кроме логических состояний 0 и 1 имеют состояние «отключено», в котором ток выходной цепи пренебрежимо мал. В это состояние (третье) элемент переводиться специальным управляющим сигналом, обеспечивающим запретное состояние обоим транзисторам выходного каскада. Сигнал управления элементом, типа TC обычно обозначается как OE (Output Enable). При наличии разрешения (OE=1) элемент работает как обычно, выполняя свою логическую операцию, а при его отсутствии (OE=0) переходит в состояние «отключено»
Выходы типа TC можно соединять параллельно при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формировать сигналы в точке соединения выходов.
Элементы с открытым коллектором имеют выходную цепь, заканчивающуюся одиночным транзистором, коллектор которого не соединен с какими-либо цепями внутри микросхемы (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 – Схема выходной цепи цифрового элемента с открытым коллектором |
|
|
Несколько выходов типа открытый коллектор можно соединять параллельно, подключая их к общей для всех выходов цепочке Ucc-R (рисунок 6). При этом можно получить режим поочередной работы на общую линию, как и для элементов типа TC, если активным будет лишь один элемент, а выходы всех остальных окажутся запертыми.
Рисунок 3.6 – Реализация монтажной логики выходной цепи цифрового элемента с открытым коллектором |
При работе с элементами типа открытый коллектор проектировщик должен задать сопротивление резистора R, которое не является стандартным, а определяется для конкретных условий. Анализ статических режимов задает ограничения величины сопротивления R снизу и сверху. Значение сопротивления резистора R выбирается в этом диапазоне с учетом быстродействия схемы и потребляемой ею мощностью. Пример расчета сопротивления R приведен в литературе [!!].
Выход с открытым эмиттером характерен для элементов эмиттерно-связанной логики. Для работы на магистраль такие элементы не используются.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!