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.