Схемотехника КМОП (комплементарных металл-окисел-полупроводник) логических элементов
Схемотехника КМОП (комплементарных металл-окисел-полупроводник) логических элементов - Конспект Лекций, раздел Философия, Конспект лекций по дисциплине: Цифровые устройства и микропроцессоры ...
Рис. 1.2.3Схема КМОП логического элемента
Таблица истинности такого логического элемента (2И-НЕ) будет выглядеть следующим образом:
Х1
Х2
у
Достоинства:
· малое энергопотребление (!). Это происходит за счет того, что в последовательной цепи
Еп —общая шина всегда один из транзисторов закрыт.
Недостатки:
· быстродействие КМОП логических элементов ограничено межэлектродными емкостями и значительной постоянной времени цепи заряда и перезаряда: быстродействие КМОП логического элемента при малом энергопотреблении примерно на порядок ниже, чем у логического элемента ТТЛШ;
· реальный логический элемент КМОП в схеме содержит большое количество диодов, выполняющих функцию защиты МОП-транзисторов при изменении логических уровней от возможных перенапряжений.
Диаграмма сравнения ТТЛ и КМОП логических элементов представлена ниже.
Вход
ТТЛ
Выход
Вход
КМОП
Выход
+5 В
Еп
0,9Еп
+4 В
+2,4 В
0,5Еп
0,6 В
0,3 В
0,1Еп
Рис. 1.2.4Диаграмма сравнения ТТЛ и КМОП логических элементов.
Примечание: Следует помнить, что выходные токи элемента ТТЛ существенно больше выходных токов КМОП логических элементов. По этой причине подключение к выходу элемента ТТЛ нескольких входов КМОП элементов возможно, и работоспособность устройства сохраняется, а нагрузочная способность КМОП элементов недостаточна для сохранения работоспособности ТТЛ элементов последовательно подключаемых к его выходу.
На диаграмме высокий и низкий логические уровни напряжений для элементов ТТЛ представлены в размерности напряжений, а элементов КМОП в относительных к напряжению источника питания единицах.
Параметры логических элементов
1. Коэффициент объединения по входу — количество входов логического элемента, обеспечивающих выполнение заданной функции.
2. Коэффициент разветвления по
Способ первый.
1. Таблица истинности нашего логического элемента должна иметь следующий вид:
1 у.е.
2 у.е.
5у.е.
итог
Способ второй.
Минимизация логических функций с помощью карты Карно.
Примечание: аналогично производится минимизация логических функций с помощью диаграмм Вейча.
Комбинационные устройства
К комбинационным устройствам относятся цифровые устройства, для которых состояние выходов однозначно определяется состоянием входов.
Пример: преобразователь кодов.
Таблица
Шифраторы и дешифраторы
Шифратором принято называть комбинационное устройство, имеющее в общем случае 2n входов и n выходов. Обозначение на электрических принципиальных схемах:
Мультиплексор и демультиплексор
Мультиплексор предназначен для коммутации одного из n информационных входов на единственный выход, коммутация осуществляется в зависимости от кода управления, называемого ад
Цифровой компаратор
Компарирование — это операция сравнения. Компаратор, как правило, имеет три выхода:
1. Операнд A равен операнду B;
2. Операнд A больше операнда B;
3.
Полный одноразрядный сумматор
Таблица истинности полного одноразрядного сумматора выглядит следующим образом:
ai
bi
Pi-1
Быстродействие комбинационных устройств
Ограниченное быстродействие комбинационных устройств приводит к возникновению опасных состязаний. Следующий рисунок поясняет работу комбинационного устройства в динамическом
Триггеры
Триггером называют логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями, и, поскольку устойчивых состояний два, то триггер — это классический бистабильный элемент.
&n
Счетчики
Характеризуется в основном двумя параметрами:
1. Число пересчета (число устойчивых состояний счетчика):
Ксч max = 2
Регистры
Регистры делятся на параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.
Типовой ячейкой параллельного регистра является R-S-тр
Арифметические основы работы цифровых устройств
Любая система счисления предназначена для однозначной записи чисел и выполнения арифметических действий.
Унитарная система — это простейшая система счи
Представление чисел с учетом знака
Цифровые устройства не умеют вычитать, умножать и делить. Они умеют только складывать (таблица истинности полного одноразрядного сумматора), поэтому операцию вычитания сводим к опер
Умножение. Деление
При умножении двоичных чисел знак произведения определяется логической операцией "исключающее или", а модуль произведения формируется в результате сложения частных произве
Представление чисел в двоично-десятичном коде
При двоично-десятичном представлении чисел, каждый разряд числа представляется в двоичной форме. Для представления каждой десятичной цифры необходимы четыре двоичных разряда; эти че
Реализация арифметических операций
Результат сложения, вычитания и умножения двух цифр ai и bi в i-том разряде может быть представлен двумя цифрами: Si — собственно результат в
Программируемая логическая матрица (ПЛМ)
Все ПЛИСы (ПЛМ) выполняют функцию комбинационного устройства — дешифратора.
Рассмотрим устройство и принцип действия ПЛМ. Используем ее для управления семисегментным индика
Последовательный АЦП
Принцип действия последовательного АЦП основан на преобразовании входного аналогового напряжения в пропорциональный ему временной интервал, после чего временной интервал заполняется импульсами с ка
Основные термины и определения систем индикации
Индикатор - выходное устройство информационного прибора или системы, обеспечивающее визуальное или видимое отображение информации, воспринимаемое человеком в уд
Типы индикаторов
· Знакосинтезирующий индикатор – устройство отображения информации, в котором видимое изображение создается из одного или нескольких элементов отображаемой и
Управление знакосинтезирующими индикаторами
Различают статический и динамический режимы управления знакосинтезирующими индикаторами.
При статическом режиме все элементы, формирующие со
Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы
Минимальный ток светодиода Imin = 3 мА, поэтому устройства управления полупроводниковыми знакосинтезирующими индикаторами должны содержать токоограничивающие элементы для каждого из свет
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов