(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Программные средства foundation рис. 3.4, на меняющуюся во времени комбинацию входных сигналов. Из временных диаграмм видно, что логические сигналы не переходят с одного уровня на другой мгновенно, а имеется запаздывание между изменением сигналов на входе и соответствующим изменением выходного сигнала. Позже в этой главе вы изучите некоторые причины этих задержек и то, как их определять и учитывать в реальных схемах. Вы также узнаете, как в большинстве последовательностных схем этот аналоговый по времени процесс можно вообще игнорировать и считать, что такая схема совершает переход из одного дискретного состояния в другое в моменты времени, определяемые тактовым сигналом. 1> X Y : J-/ XY-t-XY-; Рис. 3.4. Логическая схема, соответствующая таблице истинности в табл. 3.2  ВРЕМЯ Рис. 3.5. Временные диаграммы для логической схемы, изображенной нарис. 3.4 ДЛЯ НЕ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ НАДЕЖДА ОСТАЕТСЯ Если весь этот электрический материал вас беспокоит, не волнуйтесь, по крайней мере пока. Остальная часть книги написана так, - насколько это было возможно, - чтобы ее можно было читать независимо от материала этой главы. Но позже, если вам придется проектировать и создавать реальные цифровые системы, у вас возникнет потребность в этом материале. Итак, даже если вы ничего не знаете об аналоговой электронике, вам нужно понимать логику работы цифровых схем. Но когда в процессе разработки и отладки приходится учитывать временные соотношения, любой разработчик цифровой техники должен временно отказаться от цифровой абстракции и рассмотреть аналоговые явления, которые офаничивают или нарушают работу цифровых схем. Оставшаяся часть этой главы подготовит вас к этому путем рассмотрения электрических характеристик схем. 3.2. Семейства логических схем Существует очень много способов проектирования электронных логических схем. В первых электрически управляемых логических схемах, разработанных в 30-е годы фирмой Bell Laboratories, применялись реле. В середине 40-х годов в первой электронной цифровой вычислительной машине Эниак (Eniac) использовались логические схемы на вакуумных лампах. В Эниаке было около 18000 ламп и примерно столько же логических вентилей, что совсем не много по сегодняшним меркам, когда кристаллы микропроцессоров содержат десятки миллионов транзисторов. Однако Эниак мог нанести вам гораздо больше неприятностей, чем чип, если бы вы уронили его ~ он имел 100 футов в длину, 10 футов в высоту, был глубиной 3 фута и потреблял мощность 140 кВт! Изобретение полупроводникового диода {semiconductor diode) и биполярного плоскостного транзистора (bipolar junction transistor) привело к появлению в конце 50-х годов более быстрых и мощных компьютеров меньших размеров. В 60-е годы изобретение интегральной схемы {ИС; integrated circuit, 1С) позволило создавать на одном кристалле большое число диодов, транзисторов и других компонентов, и компьютеры стали еще лучше. Первые семейства интефальньЕХ логических схем также появились в бО-е годы. Семейство логических схем {logic family) - это набор различных ИС, имеющих сходные входные, выходные и внутренние характеристики, но выполняющих различные логические функции. Микросхемы одного семейства можно соединять между собой для реализации любой желаемой логической функции. С другой стороны, микросхемы разных семейств могут быть не совместимы из-за различных напряжений питания или из-за других уровней, представляющих логические значения. Наиболее удачным оказагюсь семейство логических схем на биполярных транзисторах {bipolar logic family) - транзисторно-транзисторная логика {ТТЛ; transistor-transistor logic, TTL). ТТЛ-схемы впервые появились в бО-х годах и сегодня представлены фактически несколькими семействами логических схем, совместимых друг с другом, но отличающихся по быстродействию, потребляемой мощности и стоимости. В разных частях цифровой системы могут быть использованы компоненты нескольких различных ТТЛ-семейств в соответствии с целями и офаничениями проекта. Хотя в 90-е годы ТТЛ-схемы были в значительной степени заменены КМОП-схемами, в учебных лабораториях все же можно встретить ТТЛ-компоненты; поэтому в параграфе 3.10 пойдет речь о семействе ТТЛ. За десять лет до изобретения биполярного плоскостного транзистора были запатентованы принципы работы транзистора другого типа, названного полевым транзистором со структурой металл-окисел-полупроводник {metal-oxide semiconductor field-effect transistor, MOSFET), или просто МОП-транзистором {MOS transistor). Однако первое время, до 60-х годов, МОП-транзисторы было трудно изготавливать, и лишь благодаря ряду достижений логические схемы и устройства памяти на основе МОП-транзисторов стали реальными. Но все же МОП-схемы значительно отставали от биполярных интефальных схем по быстродействию и были привлекательны для применения только в отдельных случаях из-за меньшей пофебляемой мощности и большей степени интефации. Начиная с середины 80-х годов, професс в создании МОП-схем, особенно комплементарных МОП-схем [КМОП-схем; complementary MOS (CMOS) circuits], позволил значительно улучшить их характеристики и такие схемы стали более популярными. В большинстве новых сверхбольших интефальных схем типа микропроцессоров и блоков памяти использована КМОП-технология. Кроме того, в приложениях малого и среднего уровня сложности, для которых когда-то были выбраны логические семейства ТТЛ, теперь, вероятно, будут применяться КМОП-схемы с аналогичными функциональными возможностями, но с большим бысфодействи-ем и меньшей пофебляемой мощностью. КМОП-схемы теперь составляют подавляющую часть мирового рынка ИС. КМОП-логика является одновременно наиболее подходящей и самой простой для создания логических схем. Начиная со следующего парафафа, мы опишем базовую сфуктуру логических КМОП-схем и представим самые распространенные серийные семейства КМОП-логики. Как следствие длительного перехода промышленности от ТТЛ- к КМОП-логи-ке, многие КМОП-семейства был разработаны так, чтобы в какой-то мере быть совместимыми с семействами ТТЛ. В парафафе 3.12 мы покажем, как можно объединять в пределах одной системы ТТЛ- и КМОП-схемы. 3.3. КМОП-логика Функциональное поведение логической КМОП-схемы понять довольно просто, даже если ваши знания аналоговой электроники не особенно глубоки. Главным элементом в сфуктуре логических КМОП-схем являются описываемые ниже МОП-транзисторы; чаще всего логические КМОП-схемы только из них и состоят. Но до рассмофения МОП-фанзисторов и логических КМОП-схем, мы должны поговорить о логических уровнях. 3.3.1. Логические уровни КМОП-схем Абсфактные логические элементы оперируют двоичными цифрами О и 1. Однако реальные логические схемы имеют дело с элекфическими сигналами в виде уровней напряжения. В любой логической схеме имеется диапазон напряжений (или другие состояния схемы), соответствующий логическому О, и другой, не перекрывающийся с ним диапазон напряжений, соответствующий логической 1. Типичная логическая КМОП-схема работает от 5-вольтового источника питания. Такая схема может интерпретировать любое напряжение в диапазоне 0-1.5 В как логический О и напряжение в диапазоне 3.5-5.0 В - как логическую 1. Таким образом определяются низкий уровень и высокий уровень для 5-вольтовой КМОП-логики (рис. 3.6). Не предполагается, что напряжение окажется в промежуточной области (1.5-3.5 В), кроме интервалов времени, когда сигнал переходит от одного уровня к другому; в противном случае логические значения будут не определены ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |