Выбор элементной базы

Выбор элементной базы производится исходя из задания на разработку, то есть исходя из основного назначения и критериям на проектирование.

Для конкретного выбора элементной базы необходимо рассмотреть несколько различных серий. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП – структурах. Опят показал, что эти цифровые микросхемы отличаются лучшими электрическими параметрами, удобны в применении, имеют более высокий уровень интеграции и обладают большим функциональным разнообразием. На основании вышесказанного составим сравнительную таблицу 2 некоторых электрических параметров этих серий.

Таблица 2

Сравнительная характеристика электрических параметров

Наименование параметра	ТТЛ	ТТЛШ	ЭСЛ	КМОП
Потребляемая мощность, мВт	5-40	1-19	25-70	0,0025 на 1 МГц
Задержка распространения сигнала при включении, нс	9-70	5-20	1,3-2,9	3,5-45
Задержка распространения сигнала при выключении, нс	9-70	4,5-20	1,3-2,9	3,5-45
Диапазон рабочих температур, ºС	-60…+125	-60…+125	-10…+75	-40…+125
Напряжение питания, В.	5±10%	5±10%	-5,2±5%	10±10%
Выходное напряжение низкого уровня, В	0,4	0,4-0,5	-0,81…-1,02	0,3-2,9
Выходное напряжение высокого уровня	2,4	2,5	-1,62…-1,85	7,2-8,2
Нагрузочная способность	10	10-30	10	50
Частота переключения триггеров, МГц	До 35	До 130	До 300	До 125
Помехоустойчивость, В	0,4	0,3-0,4	0,12-0,15	1,5
Работа переключения (Р*t),nДж	30-10	4-57	30-50	0,008-0,1
Входной ток низкого уровня, мА	0,1…-2	-0,1…-2	0,25-3	-5*
Входной ток высокого уровня, мА.	0,02-0,04	0,20-0,05	0,5 мкА	0,05мкА

Цифровые микросхемы развивались в следующей последовательности: резистивно-транзисторная логика (РТЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки (ТТЛШ). В этих определениях слово «логика» подразумевает понятие «электронных ключ».

Все перечисленные выше микросхемы выполнены на базе биполярных транзисторов. Наряду с ними широкое распространение получили микросхемы на МОП - структурах (на транзисторах р- и п-типов с обогащённым каналом, КМОП – схемы на дополняющих транзистора). Серии РТЛ, РЕТЛ

промышленностью в настоящее время не выпускаются, но ещё используются только для комплектации в серийной РЭА. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП-структурах, так как ни отличаются более высоким уровнем интеграции и обладают большим функциональным разнообразием.

Параметры микросхем конкретной серии в основном определяются параметрами базовых элементов логики. К основным параметра относятся:

1) Быстродействие.

Быстродействие определяется динамическими параметрами цифровых микросхем, к которым относятся:

t1,0 – время переходя сигнала на выходе микросхемы из состояния логической «1» в состояние логического «0»;

t0,1 – время перехода из состояния низкого уровня в состояние высокого;

t1,0зд – время задержки включения;

t0,1зд - время задержки выключения;

t1,0здр – время задержки распространия при включении;

t0.1здр – время задержки распространия при выключении;

tздрср – среднее время задержки распространения сигнала является усреднённым параметром быстродействия микросхемы, используемым при расчёте временных характеристик последовательно включённых цифровых микросхем. Среднее время задержки определяется по формуле 1.

tздрср = 0.5*(t1,0здр + t0.1здр) (1)

fp – рабочая частота.

2) Потребляемая мощность.

В зависимости от технологии микросхем, мощности, потребляемые при состоянии логического «0» и «1» могут отличаться. Поэтому мощность, потребляемая логическими элементами в динамическом режиме, определяется по формуле 2.

Рпотср = 0,5(Р0пот + Р1пот) (2)

где Р0пот – мощность потребляемая микросхемой при состоянии выхода «0»;

Р1пот – мощность при выходном состоянии «1».

Некоторые логические элементы кроме статической средней мощности характеризуются мощностью, потребляемой на максимальной частоте переключения, когда токи в цепях питания возрастают во много раз к таким схемам относятся микросхемы КМОП технологии, которые потребляют микроамперы, если нет переключающих сигналов.

Допустимы уровень напряжения помехи логического элемента определяется уровнем входного напряжения, при котором ещё не происходит ложное срабатывание микросхемы.

3) Помехоустойчивость.

В статическом режиме помехоустойчивость определяется по низкому U0пом и высокому U1пом уровням. Значения U0пом и U1пом определяют с помощью передаточных характеристик. Помехоустойчивость в динамическом режиме зависит от длительности, амплитуды и формы импульса помех, а так же от запаса статистической помехоустойчивости и скорости переключения логического элемента.

4) Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность) Краз.

Определяет число входов аналогичных элементов, которое может быть подключено к выходу предыдущего элемента без нарушения его работоспособности. С увеличением нагрузочной способности разширяются возможности применения цифровых микросхем и уменьшается число корпусов в разрабатываемом устройстве. Но при этом ухудшаются помехоустойчивость и быстродействие микросхемы и возрастает потребляемая мощность.

5) Коэффициент объединения по входу Коб.

Определяет максимальное число входов цифровых микросхем.

Рассмотрим недостатки и преимущества ТТЛ, КМОП и ЭСЛ логики:

1) Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) и транзисторно-транзисторная логика с диодом Шоттки (ТТЛШ).

Достоинства:

- Высокое быстродействие;

- Обширная номенклатура;

- Хорошая помехоустойчивость.

Недостаток: Микросхемы обладают большой потребляемой мощностью.

Поэтому на смену микросхемам серии 155 и т.д. выпускают микросхемы К555, принципиальное отличие которых – использование транзисторов с коллекторными переходами зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньше размеров, что уменьшает ёмкости их р-n-переходов. В результате при незначительном увеличении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить её потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.

2) МОП транзисторная логика (МОПТЛ), МОП (МДТ) – металл-окисел (диэлектрик) – полупроводник.

Достоинства:

- Большая помехоустойчивость;

- Высокая нагрузочная способность;

- Высокая степень интеграции.

Недостаток: Низкое быстродействие.

3)МОП транзисторная логика на комплиментарных ключах (КМОПТЛ).

Достоинства:

- Выше быстродействие, по сравнению с МОПТЛ;

- Меньше напряжение питания (Uпит);

- Большая степень интеграции.

Недостаток: Быстродействие меньше, чем у ЭСЛ, но по мере развития технологий этот недостаток устраняется.

4) Эмитторно-связная логика (ЭСЛ).

Достоинства:

- Высокое быстродействие (малое время задержки распространения сигнала);

- Применение на выходах эмиттерных повторителей обеспечивает ускорение процесса перезарядки ёмкостей, подключённым к выходам;

-Улучшение частоты характеристики транзисторов;

- Высокая нагрузочная способность;

- Широкие логически возможности, т.к. схема имеет два выхода.

Недостатки:

- Большая потребляемая мощность, т.к. в схеме переключаются большие токи;

- Сравнительно низкая помехоустойчивость элемента, т.к. выбран малый перепад логических уровней U1 – U0 = 0,8.

Проанализировав информацию и сопоставить данные с заданием, можно сказать, что для дипломного проекта отдадим предпочтение более быстродействующим сериям ТТЛШ и КМОП. Отметим также, цифровые микросхемы ТТЛШ остаются основой построения вычислительных устройств, а также эта серия отличается наибольшим диапазоном выбора микросхем. Широкое применение получили микросхемы, в которых используются диоды и транзисторы с эффектом Шотки. Использование диодов Шотки позволило уменьшить потребляемую мощность и время задержек. К достоинствам КМОП микросхем можно отнести высокое быстродействие, меньшее напряжение питания (Uпит), большая степень интеграции. Также микросхем ТТЛШ и КМОП серий отличает широкий функциональный набор элементов.

Микросхемы.

1) Микросхема К555АП5 (DD19) представляет собой два четырёхканальных формирователя с тремя состояниями на выходе. Содержит 232 интегральных элемента. Корпус типа 201.16-8, масса не более 3,6 г.Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 УГО К555П5

Назначение выходов: 1 – вход разрешения передачи информации E1; 2 – вход нулевого разряда D1.0; 3 – выход третьего разряда Z2.3 (три состояния); 4 – вход первого разряда D1.1; 5 – выход второго разряда Z2.2 (три состояния); 6 – вход второго разряда D1.2; 7 – выход первого разряда Z2.1 (три состояния); 8 – вход третьего разряда D1.3; 9 – выход нулевого разряда Z2.0 (три состояния); 10 – общий; 11 – вход нулевого разряда D2.0; 12 – выход третьего разряда Z1.3

(три состояния); 13 - вход первого разряда D2.1; 14 – выход второго разряда Z2.1 (три состояния); 15 – вход второго разряда D2.2; 16 – выход первого разряда Z1.1 (три состояния); 17 – вход третьего разряда D2.3; 18 – выход нулевого разряда Z1.0 (три состояния); 19 – вход разрешения передачи информации E2; 20 – напряжение питания.

Таблица 3. Таблица истинности

Входы			Выходы
E1	E2	Di	Z1	Z1
0 0 1 1	0 1 0 1	D D D D	D D Z Z	D Z D Z

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня: ≤ 0,5В;

Выходное напряжение высокого уровня: ≥ 2В;

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ≤ 46 мА;

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ≤ 23 мА;

Ток потребления при включённом состоянии выходов: ≤ 54 мА;

Входной ток низкого уровня: ≤ |-20| мА;

Входной ток высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Выходной ток выключенного состояния низкого уровня: ≤ |-20| мкА;

Выходной ток выключенного состояния высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Ток короткого замыкания: -225…-40 мА;

Потребляемая мощность: 297 мВт;

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого уровня в состояние низкого уровня от входа D до выхода Z: ≤ 18 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня в состояние высокого уровня от входа D до выхода Z: ≤ 18 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние низкого уровня от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ≤ 30нс

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня в выключенное состояние от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ≤ 35 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние высокого уровня от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ≤ 23нс

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого уровня в выключенное состояние от входа E1 до выхода Z и от входа E2 до выхода Z: ≤ 45 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 60.

2) Микросхема К555АП6 (DD1) представляет собой восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на выходе. Содержит 230 интегральных элементов. Корпус типа 201.16-8, масса не более 3,6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 УГО К555АП6

Назначение выходов: 1 – вход выбора данных SED0/D1; 2 – вход/выход первого канала шины D0 (три состояния); 3 – вход/выход второго канала шины D0 (три состояния); 4 – вход/выход третьего канала шины D0 (три состояния); 5 – вход/выход четвёртого канала шины D0 (три состояния); 6 – вход/выход пятого канала шины D0 (три состояния); 7 – вход/выход шестого канала шины D0 (три состояния); 8 – вход/выход седьмого канала шины D0 (три состояния); 9 – Вход/выход восьмого канала шины D0 (три состояния); 10 – общий; 11 – Вход/выход восьмого канала шины D1 (три состояния);

12 – вход/выход седьмого канала шины D1 (три состояния); 13 - вход/выход шестого канала шины D1 (три состояния); 14 – вход/выход пятого канала шины D1 (три состояния); 15 – вход/выход четвёртого канала шины D1 (три состояния); 16 – вход/выход третьего канала шины D1 (три состояния); 17 – вход/выход второго канала шины D1 (три состояния); 18 – вход/выход первого канала шины D1 (три состояния); 19 – вход разрешения состояния высокого импеданса; 20 – напряжение питания.

Таблица 4. Таблица истинности.

Вход		Режим
EZ	SED0/D1	Режим
0 0 1	0 1 x	Передача от D1 к Z1 Передача от D0 к Z0 Состояние выключено

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня: ≤ 0,5В;

Выходное напряжение высокого уровня: ≥ 2В;

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ≤ 90 мА;

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ≤ 70 мА;

Ток потребления при включённом состоянии выходов: ≤ 95 мА;

Входной ток низкого уровня: ≤ |-0,2| мА;

Входной ток высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Выходной ток выключенного состояния низкого уровня: ≤ |-20| мкА;

Выходной ток выключенного состояния высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Потребляемая мощность: 473 мВт;

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния высокого (низкого) уровня в состояние низкого (высокого) уровня напряжения от входа шины D0 до выхода Z0 и от входа D1 до выхода Z1: ≤ 18 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в состояние низкого (высокого) уровня напряжения на выходе Z1, Z0 от входа разрешения состояния высокого импеданса EZ: ≤40нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из состояния низкого уровня (высокого) в выключенное состояние на выходе Z1, Z0 от входа разрешения состояния высокого импеданса EZ: ≤ 45 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 60.

3) МикросхемаК555ИР23 (DD3) представляет собой синхронный регистр восьмиразрядный буферный с инверсный (импульсным) управлением с начальной установкой информации. Выходы имеют 3 состояния. Содержит 365 интегральных элементов. Корпус типа 238.16-1, масса не более 3.6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 УГО К555ИР23

Назначение выводов: 1- вход разрешения считывания ER; 2 – выход первого разряда (три состояния) Q1; 3 – вход информационный первого разряда D1; 4 – вход информационный второго разряда D2; 5 – выход второго разряда Q2 (три состояния); 6 – выход третьего разряда Q3 (три состояния); 7 – вход информационный третьего разряда D3; 8 – вход информационный четвёртого разряда D4; 9 – выход четвёртого разряда Q4 (три состояния); 10 – общий; 11 – вход синхронизации С; 12 – выход пятого разряда (три состояния) Q5; 13 – вход информационный шестого разряда D5; 14 – вход информационный шестого разряда Q6; 15 – выход шестого разряда Q6 (три состояния); 16 – выход седьмого разряда Q7; 18 – вход информационный восьмого разряда D8; 19 – выход восьмого разряда Q8 (три состояния); 20 – напряжение питания.

Таблица 5. Таблица истинности

Выходы			Выходы	Режим
ER	Di	C	Qi	Режим
0	D		D	Передача
0 0 0	X X X	0 1	Q(n-1) Q(n-1) Q(n-1)	Считывание
1	D		Z	Запись
1 1 1	X X X	0 1	Z Z Z	Хранение

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня: ≤ 0,5В;

Выходное напряжение высокого уровня: ≥ 2,4В;

Ток потребления: ≤ 45 мА;

Входной ток низкого уровня: ≤ |-0,4| мА;

Входной ток высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Выходной ток в состоянии «выключено»: ≤ |-20| мкА;

Потребляемая мощность: 210 мВт;

Время задержки распространения сигнала при выключении от входа С до выхода Q: ≤ 28 нс;

Время задержки распространения сигнала при включении от входа С до выхода Q: ≤ 34 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в низкий уровень от входа ER До выхода Q: ≤ 31 нс;

Время задержки распространения сигнала при переходе из выключенного состояния в высокий уровень от входа ER До выхода Q: ≤ 28 нс;

Время задержки распространения при переходе из низкого уровня в выключенное состояние от входа ER До выхода Q: ≤ 31 нс;

Время задержки распространения при переходе из высокого уровня в выключенное состояние от входа ER До выхода Q: ≤ 32 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 30.

4) Микросхема К555КП11 представляет собой четырёхразрядный селектор 2-1 без инверсии с тремя устойчивыми состояниями. Содержит 133 инверсных элементов. Корпус типа 238.16-2, масса не более 1,2 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 4.

Рисунок 4 УГОК555КП11

Назначение входов: 1 – вход выборки канала V; 2 – вход A0; 3 – вход B0; 4 – выход Y0; 5 – вход A1; 6 – вход B1; 7 – выход Y1; 8 – общий; 9 – выход Y2; 10 – вход B2; 11 – вход A2; 12 – выход Y3; 13 – вход B3; 14 – вход F3; 15 – вход разрешения разряда W; 16 – напряжение питания.

Таблица 6. Таблица истинности

Вход				Выход
W	V	A0 - A3	B0 – B3	Y0 – Y1
0 0 0 0 1	0 0 1 1 X	0 1 X X X	X X 0 1 X	0 1 0 1 Z

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня: ≤ 0,48В; ≤ 0,5В;

Выходное напряжение высокого уровня: ≥ 2,5В; ≥ 2,4В;

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ≤ 13,6 мА;

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ≤ 9,7мА;

Ток потребления в состоянии «выключено»: ≤ 14,5 мА;

Входной ток низкого уровня по выводу 1: ≤ |-0,76| мА;

Входной ток низкого уровня по выводу 2, 3, 5, 6,10,11,13, 14, 15: ≤ |-0,38|мА;

Входной ток высокого уровня по выводу 1: ≤ 6 мкА;

Входной ток высокого уровня по выводу, 3, 5, 6,10,11,13, 14, 15: ≤ 3 мкА;

Выходной ток низкого уровня в состоянии «выключено»: ≤ |-3| мкА;

Выходной ток высокого уровня в состоянии «выключено»: ≤ 3 мкА;

Потребляемая мощность: 55 мВт;

Время задержки распространения при включении (выключении) по выводам 1, 2, 3, 4, 7, 9, 12: ≤ 21 нс;

Время задержки перехода из состояния низкого уровня в третье состояние по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ≤ 31 нс;

Время задержки перехода из состояния высокого уровня в третье состояние по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ≤ 41 нс;

Время задержки перехода из третьего состояния в состояние низкого (высокого) уровня по выводам от 15 до 4, 7, 9, 12: ≤ 30 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 20.

5) Микросхема К555ЛА13(DD12, DD20) представляет собой четыре логических буферных элемента 2И-НЕ с открытым коллектором. Содержит 48 интегральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г. и 201.14-8, 2102.14-2 масса не более 2,3 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 5.

Рисунок 5 УГО К555ЛА13

Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 – входы; 3, 6, 8, 11 – выходы; 7 – общий; 14 – напряжение питания.

Таблица 7. Таблица истинности

Вход		Выход
1 (4, 9, 12)	2 (5, 10, 13)	3 (6, 8, 11)
0 0 1 1	0 1 0 1	1 1 1 0

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня при /⁰вых = 12 мА: ≤ 0,4 В;

Выходное напряжение низкого уровня при /⁰вых = 24 мА: ≤ 0,5 В;

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ≤ 2 мА;

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ≤ 12мА;

Входной ток низкого уровня: ≤ |-0,4| мА;

Входной ток высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Выходной ток высокого уровня: ≤ 0,25 мкА;

Потребляемая мощность: 36,7 мВт;

Время задержки распространения при включении: ≤ 28 нс;

Время задержки распространения при выключении: ≤ 32 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 60.

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Максимальное входное напряжение низкого уровня: 0,4 В;

Минимально входное напряжение высокого уровня: 2,7 В;

Максимальный выходной ток высокого уровня: 0,25 мА;

Максимальный выходной ток низкого уровня при U¹вых = 0,4 В: 12 мА;

Максимальный выходной ток низкого уровня при U¹вых = 0,5 В: 24 мА;

Температура окружающей среды: -10…+70 ⁰С

6) Микросхема К555ЛН3 (DD4, DD9-18, DD22, DD23) представляет собой шесть инверторов с открытым коллекторным выходом. Содержат 42 интегральных элемента. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г. и 201.14-8, масса на более 2,3 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 6.

Рисунок 6 УГО К555ЛН3

Назначение выходов: 1 – вход Х1; 2 – выход Y1; 3 – вход Х2; 4 - выход Y2; 5 – вход Х3; 6 - выход Y3; 7 – общий; 8 - выход Y4; 9 – вход Х4; 10 - выход Y5; 11 – вход Х5; 12 - выход Y6; 13 – вход Х6; 14 – напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение низкого уровня: ≤ 0,5 В;

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения: ≤ 6,6 мА;

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения: ≤ 2,4мА;

Входной ток низкого уровня: ≤ |-0,36| мА;

Входной ток высокого уровня: ≤ 20 мкА;

Ток утечки на выходе: ≤ 100 мкА;

Потребляемая мощность: 23,63 мВт;

Время задержки распространения сигнала при включении: ≤ 28 нс;

Время задержки распространения сигнала при выключении: ≤ 32 нс;

Коэффициент разветвления по выходу: 20.

7) Микросхема К572ПА1А (DA1-DA4) представляет собой 10-разрядный умножающий цифро-аналоговый преобразователь. Предназначены для преобразования 10-разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах и ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и опорного напряжения. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 7.

Рисунок 7 УГО К572ПА1А

В состав ИС входят резисторная матрица типа R-2R, усилители-инверторы для управления токовыми ключами и токовые двухпозиционные ключи. Для работы в режиме с выходом по напряжению подключаются внешние источники опорного напряжения (ИОН) и операционный усилитель с целью отрицательной обратной связи, работающей в режиме суммирования токов. Содержат 144 интегральных элемента. Корпус типа 201.16-8, масса не более 2 г. и 238.16-1, масса не более 1,2 г.

Назначение выводов: 1 – аналоговый выход 1; 2 – аналоговый выход 2; 3 – общий; 4 – цифровой вход 1 (старший разряд); 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 – цифровые входы 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; 13 – цифровой вход 10 (младший разряд); 14 – напряжение питания; 15 – опорное напряжение; 16 – выход резистора обратной связи.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 15В ± 10%;

Ток потребления: ≤ 2 мА;

Ток утечки на выходе: ≤ 200 нА;

Среднее значение входного тока по цифровым входам: ≤ 1 мкА;

Входной ток при Uоп = 10 В: ≤ 2 мА;

Дифференциальная нелинейность от полной шкалы (ПШ): -0,1…+0,1%ПШ;

Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы: -30…+30%ПШ;

Время установления выходного тока: ≤ 5 мкс.

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Напряжение питания: 13,5…16,5 В;

Опорное напряжение: 10,22…10,26 В;

Входное напряжение высокого уровня: 3,6…Uп В;

Входное напряжение низкого уровня: 0…0,8 В;

Температура окружающей среды: -10…+70 ⁰С.

Порядок подачи режимов на ИС: потенциал земли, напряжение питания, опорное напряжение, напряжение на цифровые входы. Порядок снятия режимов должен быть обратным. Для входных напряжений менее 5,5 В порядок подачи режимов произвольный.

Опорное напряжение может быть задано любой полярности и формы.

Незадействованные цифровые входы должны быть соединены с землёй или объединены с другими входами

На выходы 1 и 2 не рекомендуется подавать напряжение менее |-100| мВ и более Uп. На выводы ИС, кроме выводов 1, 2 и 15, не рекомендуется подавать напряжение менее 0 В и более Uп.

8) Микросхема КР574УД2А (DD23, DD24) представляет собой сдвоенный операционный усилитель средней точности с большим входным сопротивлением. Применяются для создания активных фильтров, повторителей, интеграторов, суммирующих усилителей, схем дискретизации, входных усилителей датчиков различных физических величин. Не имеют внутренней частотной коррекции. Содержат 74 интегральных элемента. Корпус типа 301.8 – 2, масса не более 1,5 г и 2101.8 – 2, масса не более 1 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 8.

Рисунок 8 УГО КР574УД2А

Назначение выходов: 1 – вход инвертирующий; 2 – вход не инвертирующий; 3 – напряжение питания (+Uп); 4 – вход не инвертирующий; 5 - вход инвертирующий 2; 6 – выход; 7 – напряжение питания (- Uп); 8 – выход.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания: ± 15В;

Максимальное выходное напряжение при Rн ≥ 10 кОм: ≥ 10 В;

Напряжение смещения нуля (при Rн ≥ 10 кОм): ≤ 50 мА;

Номинальное напряжение шума при f = 1 кГц, Rг = 0: ≤ 150 нВ/Гц;

Ток потребления: ≤ 5 мА;

Входной ток: ≤ 1 нА;

Разность входных токов: ≤ 5 нА;

Коэффициент усиления напряжения при Rн ≥ 10 кОм: ≥ 25*10³;

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений: ≥ 60 дБ;

Максимальная скорость нарастания: ≥ 5 В/мкс;

Частота единичного усиления: ≥ 1 МГц.

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Напряжение питания: ±13,5…±16,5 В;

Синфазное входное напряжение: 5 В;

Входное напряжение: ±10 В;

Рассеивающая мощность ≤ 350 мВт;

Сопротивление нагрузки: ≥ 10 кОм;

Температура окружающей среды: -45…+70 ⁰С.

9) Микросхема представляет КР580ВВ55А (DD5-DD8) собой программируемый параллельный интерфейс. Применяет ся в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы переферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации. Обмени информацией осуществляеться через 8 – разрядный двунаправленный трёхстабильный канал данных (D). Для связи с переферийными устройствами используются 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных канала (ВА, ВВ, ВС), направление передачи информации и режим работы которых определяются программным способом. Содержит 1600 интегральных элементов. Корпус типа 201.16-8 масса не более 6 г. Условно графическое обозначение микросхемы представлено на рисунке 9.

Рисунок 9 УГОК580BB55А

Назначение выводов: 1, 2, 3, 4 – входы/выходы канала А; 5 – чтение информации; 6 – выбор микросхемы; 7 – общий; 8, 9 – адрес (младшие разряды); 10…17 – входы/выходы канала С; 18, 19,20, 21, 22, 23, 24, 25 – входы/выходы канала В; 26 – напряжение питания; 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 – входы/выходы канала данных; 35 – установка и исходное состояние; 36 – запись информации; 37, 38, 39, 40 – входы/выходы канала А.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5В ± 5%;

Выходное напряжение высокого уровня по каналам А, В, С, D: ≤ 2,4 В;

Выходное напряжение низкого уровня по каналам А, В, С, D: ≤ 0,45 В;

Ток потребления: ≤ 120 мА;

Выходной ток к состоянии «выключено»: ≤ 10мА;

Ток утечки по управляющим входам: ≤ |-10| мкА

Входной ток высокого уровня по каналам В и С: -1…-4 мА;

Время установления данных D7…D0 относительно сигнала RD: ≤ 250 нс;

Длительность сигнала RD: ≥ 300 нс;

Длительность сигнала WR: ≥ 400 нс;

Время установления адреса А1, А0 и сигнала CS относительно сигнала WR: 0 нс;

Время сохранения канала ВА, ВВ относительно сигнала WR: ≤ 350 нс;

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Максимальное напряжение питания: 5,25 В;

Максимальное напряжение на вводах высокого уровня: 5,25 В;

Максимальное напряжение на выводах низкого уровня: 0,8 В;

Максимальный выходной ток высокого уровня: |-0,2| мА;

Максимальный выходной ток низкого уровня: 1,7 мА;

Максимальная ёмкость нагрузки: 190 пФ;

Температура окружающей среды: -10…+70 ⁰С.

Транзисторы.

Транзи́стор - трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

Вся современная цифровая техника построена, в основном, на полевых МОП (металл-оксид-полупроводник)-транзисторах (МОПТ), как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах. Иногда их называют МДП (металл-диэлектрик-полупроводник)- транзисторы. Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и составляют элементарный «кирпичик» для построения микросхем памяти, процессора, логики и т. п. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 32 нм. На одном современном чипе (обычно размером 1—2 см²) размещаются несколько (пока единицы) миллиардов МОПТ. На протяжении 60 лет происходит уменьшение размеров (миниатюризация) МОПТ и увеличение их количества на одном чипе (степень интеграции), в ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение степени интеграции транзисторов на чипе. Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров. Каждую секунду сегодня в мире изготавливается полмиллиарда МОП - транзисторов.

Характеристики выбранных биполярных транзисторов представлены в таблице 8.

Таблица 8. Характеристики биполярных транзисторов

Тип

B1-B2/Iк мсим/мА

Fт, МГц

Iко, мкА

Uкб, В

Uкэ/R, В/кОм

Uэб, В

Iкм/Iкн мА/мА

Pк мВт

Канал

КТ361Г

50-350/1

250

35/10

50/

150

P-N-P

КТ805АМ

15- 35/2

160/10

5/8

/30

3.3

NPN

КТ814Б

40 /0.15

50/100

1.5/3

0.5

1/10

PNP

КТ972А

750 /1

200

60/1к

15.6

NPN

КТ973А

750 /1

200

60/1к

15.6

PNP

Условные обозначения электрических параметров биполярных транзисторов:

B1-B2/Iк статический коэффициент передачи тока

Fт предельная частота коэффициента передачи тока

Iко обратный ток коллектора

Uкб максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база

Uэб максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база

Uкэ/R максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uкэ) при заданной величине сопротивления, включенного между базой и эмиттером ®

Iбм предельно допустимый постоянный ток базы

Iкм/Iкнас предельно допустимый постоянный (Iкм) ток коллектора предельно допустимый ток коллектора в режиме насыщения (Iкнас)или в импульсе

Pк максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе

Pк/Pт максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на транзисторе без теплоотвода (Pк) и с теплоотводом (Pт).

Rпк тепловое сопротивление перехода коллектор-корпус транзистора

Корпус биполярного транзистора КТ361Г (VT1-VT9, VT14-VT21, VT26-VT29) представлен на рисунке 11:

Рисунок 11 Корпус КТ361Г

Корпус биполярного транзистора КТ805АМ (VT34, VT36, VT38, VT40) представлен на рисунке 12:

Рисунок 12 Корпус КТ805АМ

Корпус биполярных транзисторов КТ814Б (VT10-VT13, VT22-VT25), КТ972А (VT30-VT33), КТ973А (VT35, VT37, VT39, VT 41) представлен на рисунке 13:

Рисунок 12 Корпус КТ814Б, КТ972А, КТ973А

Резисторы.

Резистор – пассивный элемент электрической цепи.

Резисторы классифицируются на:

- постоянные резисторы, сопротивление которых не регулируется;

- переменные регулируемые резисторы (потенциометры, реостаты, подстроечные резисторы);

- нелинейные, которые не являются обычными резисторами из-за нелинейности ВАХ;

- терморезисторы с большой зависимостью сопротивления от температуры;

- фоторезисторы, сопротивление зависит от освещённости;

- тензорезисторы, сопротивление зависит от деформации резистора;

- магниторезисторы и др.

По используемому материалу резисторы классифицируются на:

1) Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.

2) Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую

плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов.

3) Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлургическая лента.

4) Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.

5) Полупроводниковые резисторы. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов труднее.

Постоянные непроволочные общего применения неизолированные резисторы С2-33Н предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах.

Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Значение возможного разброса определяется точностью резистора. Выпускают резисторы с точностью 20 %, 10 %, 5 %, и т. д. вплоть до 0,1 %.

Резисторы С2-33Н удовлетворяют требованиям ГОСТ 24238 и изготавливаются в соответствии с техническими условиями ОЖО.467.173 ТУ (приёмка "ОТК") и ОЖО.467.093 ТУ (приёмка "5").

Резисторы С2-33Н изготавливают в двух исполнениях – предназначенном для ручной и предназначенном для автоматизированной сборки аппаратуры.

Резисторы С2-33Н, предназначенные для автоматизированной сборки аппаратуры, соответствуют ГОСТ 20.39.405, конструктивно-технологическая группа I, исполнение 1.

Резисторы С2-33Н изготовляют во все климатическом исполнении В2.1 по ГОСТ 15150.

Условное обозначение резистора С2-33Н при заказе и в конструкторской документации должно состоять из слова «Резистор», сокращенного условного обозначения резистора, номинальной мощности рассеяния, обозначения изолированного исполнения (буква И), полного обозначения номинального сопротивления и допускаемого отклонения по ГОСТ 28883-90, группы по уровню шумов (только для класса А и Б), группы по температурному коэффициенту сопротивления (только для группы В), обозначения автоматизированного монтажа (буква А), обозначения варианта по стабильности (буква К), обозначения ТУ.

Промежуточные значения номинального сопротивления резисторов С2-33Н соответствуют ряду Е96 для резисторов с допускаемыми отклонениями ±1, ±2%

Корпус резисторов С2-33Н представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 Корпус ресизисторов С2-33Н

Таблица 11. Основные размеры резисторов

Вид резистора	L, мм	D, мм	l, мм	d, мм	Масса, не более, г
С2-33НВ-0,5	10,8-1,3	4,2-0,8	25+5	0,8±0,1	0,8

В таблицах 12 представлены основные технические характеристики резисторов.

Таблица 12. Основные технические данные резисторов С2-33.

Вид резистора	Номинальная мощность рассеяния. Вт	Пределы номинального сопротивления, мОм	Допускаемые отклонения сопротивления, %	Предельное рабочее напряжение постоянного тока или ампл. значение переменного тока, В
С2-33НВ-0,5	0,5	1 – 1000	±1; ±2	2500

Диоды.

Диод - двухэлектродный электронный прибор, проводящий ток только в одном направлении. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (т.е. имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают как электровакуумными (кенотроны), так и полупроводниковыми. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Специальные типы диодов:

- Стабилитроны (диод Зенера (Зинера)). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения;

- Туннельные диоды (диоды Лео Исаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.;

- Варикапы. Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от обратного напряжения;

- Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном;

- Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют лазерный резонатор, излучают когерентный свет;

- Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света;

- Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне;

- Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении;

- Лавинно-пролётный диод. Диод, работающий за счёт лавинного пробоя;

- Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода;

- Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде;

- Смесительный диод — предназначен для перемножения 2-ух высокочастотных сигналов;

1) Диод Д310 (VD1-VD8, VD19-VD26) германиевый диффузионный. Выпускается в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Масса диода не более 0,7 г.

Электрические параметры

Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 298 К: ≤ 0,55 В;

Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 213 К: ≤ 0,7 В;

Импульсное прямое напряжение при Iпр.н = 0,8 А: ≤ 2,4 В;

Постоянный обратный ток при Uобр = 20 В при123 К и 298 К: ≤ 20 мкА;

Постоянный обратный ток при Uобр = 20 В при 243 К: ≤ 150 мкА;

Общая ёмкость при Uобр = 20 В: ≤ 15 пФ;

Время прямого восстановления: ≤ 0,15 мкс;

Время обратного восстановления: ≤ 0,3 мкс.

Предельные эксплуатационные данные

Постоянное или импульсное обратное напряжение при температуре от 213 до 343 К: 20 В;

Однократная перегрузка по обратному напряжению в течение не более 0,5 с при 298 К: 35 В;

Постоянный прямой ток при температуре от 213 до 343 К: 500 мА;

Импульсный прямой ток при 213 до 343 К: 800 мА;

Средний выпрямляемый ток при температуре от 213 до 343 К: 250 мА;

Однократная перегрузка по прямому току в течение не более 0,5 с при 298 К: 1500 мА

Средняя рассеиваемая мощность при температуре от 213 до 343 К: 275 мВт;

Температура окружающей среды: 213…343 К.

2) Диод КД522Б (VD9-VD18, VD27-VD36) кремниевый эпитаксиально-планарный. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Диод номеруется тремя чёрными кольцевыми полосками на корпусе у положительного вывода. Масса диода не более 0,15 г.

Электрические параметры

Постоянное прямое напряжение при Iпр = 100 мА при 298 К: ≤ 1,1 В;

Постоянное прямое напряжение при Iпр = 0,5 А при 218 К: ≤ 1,5 В;

Постоянный обратный ток при Uобр = 50 В при 298 К: ≤ 5 мкА;

Постоянный обратный ток при Uобр = 50 В при 358 К: ≤ 50 мкА;

Заряд переключения при Iпр = 50 мА, Uобр.н = 10 В, Iотсч = 2 мА: 400 пКл;

Общая ёмкость при Uобр = 0 В: ≤ 4 пФ;

Время обратного восстановления: ≤ 4 нс.

Предельные эксплуатационные данные

Постоянное обратное напряжение при температуре от 213 до 353 К: 50 В;

Импульсное обратное напряжение при скважности ≤ 10: 60 В;

Однократная перегрузка по обратному напряжению в течение не более 0,5 с при 298 К: 35 В;