Содержание

Гусев Б. С.

Цифровая схемотехника ЭВМ.

Конспект лекций.

Издание второе переработаное и дополненое.

К изданию подготовили: Абузов В. И. гр. ВТ 95а

Болотин А. Ю. гр. ВТ 95а

Вериго В. И. гр. ВТ 95а

Руководитель работы: Гусев Б. С.

Донецк 1997

Содержание

Введение............................................................................................................ 4

Параметры интегральных схем........................................................................ 5

Обозначения на микросхемах.......................................................................... 7

Полупроводниковые диоды............................................................................. 8

Методика расчета диодных схем................................................................ 10

Диодные логические элементы....................................................................... 11

Расчет диодного элемента с нагрузкой..................................................... 12

Динамика диодного элемента.................................................................... 13

Диодные логические элементы “ИЛИ” логики высокого уровня............. 15

Двухступенчатые диодные элементы......................................................... 15

Динамика двухступенчатых элементов..................................................... 16

Полупроводниковые транзисторы................................................................. 18

Биполярные транзисторы............................................................................... 18

Схемы замещения транзисторов. Модель Эберса-Молла........................ 18

Динамика транзисторного ключа............................................................... 21

Инвертор......................................................................................................... 22

Расчет инвертора......................................................................................... 22

Определение порогового напряжения переключения транзистора.......... 24

Расчет коэффициента разветвления............................................................ 24

Цепочка фиксации....................................................................................... 26

Организация базовой цепи инвертора. Оптимальная фома базового тока. 26

Нелинейная отрицательная обратная связь (НООС)................................. 28

Система элементов резистивно транзисторной логики (РТЛ)...................... 30

Синтез инвертора............................................................................................ 30

Элементы диодно-транзисторной логики с переключением напряжения (ДТЛ ПН). 32

Элементы ДТЛ с переключением тока (ДТЛ ПТ).......................................... 33

Расчет элементов ДТЛ ПН.......................................................................... 35

Расчет элементов ДТЛ ПТ........................................................................... 36

Элемент ДТЛ ПТ со сложным инвектором................................................ 36

Элементы ТТЛ................................................................................................. 37

ТТЛ с простым инвертором....................................................................... 37

ТТЛ со сложным инвертором..................................................................... 38

Расчет коэффициента рзветвления.............................................................. 40

Характеристики элементов ТТЛ..................................................................... 41

Модификации элементов ТТЛ........................................................................ 43

Использование схемы Дарлингтона........................................................... 43

Элементы ТТЛШ. (C диодом Шоттки)....................................................... 44

Современные серии ТТЛ............................................................................. 44

Элементы ТТЛ с открытым коллектором...................................................... 44

Схема подключения внешней нагрузки..................................................... 45

Подключение индикации............................................................................. 45

Организация монтажной логики.................................................................... 46

Расчет резисторов для организации монтажной логики........................... 46

Логические элементы с тремя состояниями................................................... 48

Реализация логических функций на базе элементов ТТЛ............................. 59

Элементы И-НЕ с помощью многоэмиттерного исполнения транзисторов VT1. 49

Характеристики серийных элементов ТТЛ.................................................... 50

Схемы замещения элементов ТТЛ для серии К155....................................... 51

Схемы замещения со стороны входа.......................................................... 51

Схема замещения со стороны выхода........................................................ 51

Элементы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ).............................................. 52

Схема источника опорного напряжения.................................................... 55

Характеристики элементов ЭСЛ.................................................................... 56

Реализация логических функций на базе ЭСЛ.............................................. 59

Расчет элемента ЭСЛ...................................................................................... 59

Элементы инжекционной логики (И ²Л)......................................................... 61

Расчет нагрузочной способности................................................................... 63

Реализация логических функций на базе.И²Л................................................ 64

Элементы И²Л с многоколлекторным транзистором................................ 64

Использование диодов Шоттки в элементах И²Л...................................... 65

Схемы с непосредственной связью................................................................. 66

Расчет нагрузочной способности............................................................... 67

Реализация Логических Функций...............................................................

Логические элементы на МОП-транзисторах................................................

Реализация логических функций на МОП транзисторах..............................

Инвертор......................................................................................................

Схема с нелинейной нагрузкой...................................................................

Характеристики логических элементов на МОП транзисторах...................

Реализация логических функций на базе элементов на МОП транзисторах.

Логические элементы на КМОП транзисторах..............................................

Реализация логических функций на КМОП элементах.................................

Элемент 2И-НЕ............................................................................................

Элемент с тремя состояниями.....................................................................

Практическое использование КМОП элементов...........................................

Защитная цепочка КМОП элементов.............................................................

Двунаправленный ключ на базе КМОП-элементов.......................................

Монтажная логика на элементах КМОП.......................................................

Практическое использование элементов ТТЛ................................................

Использование свободных элементов в микросхемах..................................

Совместное использование различных серии ТТЛ.......................................

Перспективные системы элементов................................................................

Новые элементы ЭСЛ......................................................................................

Заключение......................................................................................................

Введение.

Несколько слов от тех, кто подготавливал этот документ.

Мы думаем, всем известно ‑ в современном мире вычислительная техника занимает все больше и больше областей жизни людей, как на работе так и дома. В качестве наглядного примера могут служить банки, средства информации, заводы и фабрики, учебные учреждения. Не без помощи вычислительных машин разрабатываются грандиозные по своей значимости проекты, к примеру, методы клонирования живых организмов. Да и обычная современная микроволновая печь или автоматическая стиральная машина представляет собой своеобразный микрокомпьютер.

В связи с этим постоянно растет спрос на специалистов по разработке, наладке и ремонту компьютерной техники. Особенно в странах бывшего СССР, так как в наших фирмах, торгующих компьютерами обычный товар производится в Китае или на Тайване. А для того, чтобы что-то ремонтировать или налаживать необходимо знать хотя бы то немногое, чему попытаются научить вас, студентов, преподаватели кафедры ЭВМ. Тем более этот предмет пригодится вам в будущем в курсовых и дипломной работе. И не только в них, но и для особо настойчивых будет интересно соединять два чужих компьютера через СОМ-порты при помощи своей, собственноручно расчитаной и спаяной платы для усиления сигнала и передачи его на стометровые расстояния. А как будет интересно смотреть на лица друзей, когда из-за таких вот экспериментов у них задымится мультикарта!

Или вот пример из сдачи нами курсовой работы ‑ при расчете нагрузки были допущены некоторые неточности, вследствии чего могло произойти, цитируем преподавателя: ”При включении вашго компьютера, в котором несколько миллионов таких элементов, у половины города выключится свет.”

Так вот, чтобы избежать подобных курьезов, советуем вам изучить этот предемет достаточно внимательно.

Ну вот, пожалуй, и все, что хотелось бы сказать перед тем, как вы углубитесь в изучение изложенного ниже материала.