Image007

—    zmiana stanu bramki jest dopiero wtedy możliwa, gdy występujące w układzie pojemności przeładują się,

—    energia impulsu przy stałej wartości amplitudy zmniejsza się, jeśli maleje czas trwania impulsu.

Przedstawiona na rys. 1.5 krzywa oddziela obszar zakłóceń dopuszczalnych od niedopuszczalnych. Przebieg tej krzywej zależy od:

—    parametrów rozpatrywanego układu cyfrowego,

—    wykorzystania obciążalności układu,

—    wartości pojemności obciążenia,

—    wartości napięcia zasilania,

—    temperatury otoczenia.

—    innych czynników.

Elastyczność łączeniowa. System cyfrowy składa się z pewnej liczby połączonych ze sobą układów cyfrowych. Ze względów funkcjonalnych i ekonomicznych należy łączyć ze sobą układy scalone z różnych serii i klas, a zatem zdolność do bezpośredniej współpracy różnych rodzajów cyfrowych układów scalonych stanowi ich istotny parametr techniczny.

Przy wzajemnym łączeniu układów scalonych z tej samej serii należy uwzględnić wartość obciążalności wyjściowej (ang. Fan-Out). Obciążalność jest to dopuszczalna wartość prądu na wyjściu układu wyrażona w standardowych jednostkach obciążenia, odpowiadających wartości prądu pobieranego (bądź oddawanego) przez wejście układu logicznego z tej samej serii. Jeśli w systemie cyfrowym są zastosowane układy scalone z różnych serii, ale z jednej klasy, to należy uwzględnić odpowiednie poprawki, zmniejszające lub zwiększające obciążalność.

Przy łączeniu układów scalonych z różnych klas często należy stosować bądź odpowiednie układy pośredniczące, bądź dodatkowe elementy, które umożliwiają sprzężenie układów.

Skala integracji. Ciągły wzrost złożoności układów scalonych powiązany z różnorodnością ich typów spowodował konieczność wprowadzenia skali integracji układów. Miarą skali integracji jest złożoność logiczna półprzewodnikowej struktury układowej, która jest reprezentowana równoważną liczbą bramek elementarnych tworzących ten układ scalony lub liczbą elementów tego układu.

Zgodnie z ogólnie przyjętą konwencją, układem scalonym o małej skali integracji (SSI — ang. Smali Scalę Integration) nazywany jest układ zawierający 1 -T- 10 bramek w jednej strukturze. Spotyka się też inną definicję mówiącą, że układ scalony SSI jest to układ zawierający nie więcej niż 100 elementów. Obie definicje są najczęściej bliskoznaczne.

Termin „średnia skala integracji” (MSI — ang. Medium Scalę Integration) odnosi się do układu o równoważnej liczbie 10 ■— 100 bramek. Przyjmując jako kryterium liczbę elementów, układem MSI nazywa się układ scalony zawierający 100 — 1000 elementów.

Układ o równoważnej liczbie 100 -f- 10 000 bramek lub liczbie elementów 10® -r- 10⁵ jest zaliczany do układów o wielkiej skali integracji (LSI — ang. Large Scalę Integration).

Zasadniczym kierunkiem rozwoju techniki układów scalonych jest dalszy wzrost skali integracji. Coraz częściej w literaturze fachowej pojawia się termin „układy scalone o bardzo wielkiej skali integracji” *> (VLSI — ang. Very Large Scalę Integration). Układem VLSI nazywa się układ zawierający ponad 10* elementów w jednej strukturze półprzewodnikowej.

Określenia dotyczące skali integracji odnoszą się tylko do półprzewodnikowych scalonych układów cyfrowych.

1.2.4. Charakterystyka układów należących

do klas rozpowszechnionych oraz rozwijanych

Układy TTL

Do najbardziej rozpowszechnionych układów cyfrowych należą układy scalone realizowane w technice TTL. Firma Texas Instruments pierwsza wprowadziła do produkcji (1961 r.) monolityczne układy scalone TTL i produkuje ich najliczniejszy zestaw. Inne firmy produkują na ogół odpowiedniki tych układów.

Produkowana przez firmę Texas Instruments rodzina SN 54/74 układów TTL dzieli się na 5 serii:

—    standardowa — SN 54/74 (w Polsce seria UCY 64**>/74),

—    szybka — SN 54H/74H,

—    wolna (małej mocy) — SN 54L/74L,

—    superszybka (z diodami Schottky’ego) — SN 54S/74S,

—    małej mocy z diodami Schottky’ego — SN 54LS/74LS.

Serie te obejmują układy o dopełniających się właściwościach, zapewniających dużą swobodę w projektowaniu systemów cyfrowych. Zestawienie zasadniczych parametrów tych serii podane jest w tablicy 1.1.

Zestawienie zasadniczych parametrów serii w rodzinie SN 54/74 TTL Tablica 1.1

Parametr	Seria
	54/74	54H/74H	54L/74L	54S/74S	54LS/74LS
Czas propagacji tplyp [ns]	10	6	33	3	9,5
Moc pobierana przez bramkę P,,yp [mW]	10	23	1	19	2
Współczynnik dobroci Dtyp = tptypP,,yp [pj]	100	138	33	57	19
Obciążalność wyjściowa Nm„	10	10	10	10	10
Margines zakłóceń A1„p [V]	1	1	1	1	1

Schemat podstawowej bramki TTL, spełniającej, dla dodatniej konwencji sygnałów logicznych, funkcję I-NIE (NAND), przedstawiono na rys. 1.6.

Układ ten jest modyfikacją bramki DTL, polegającą na zastąpieniu diod wejściowych tranzystorem wieloemiterowym. Zamiana diod na tranzystor wielo-emiterowy jest dogodna ze względów technologicznych oraz umożliwia zwiększe-

*) Układy VLSI nazywane są również układami SLSI (ang. Super Large Scalę Inte-gratioń).

**) Zakres dopuszczalnej temperatury pracy —40    +85°C.

17

2 Układy TTL