Помехоустойчивость логических элементов. Быстродействие логических элементов. Классификация логических устройств

Очевидно, что даже кратковременное искажение логических сигналов в силу формирующих свойств логических элементов может привести к потере истинности получаемых результатов. Поэтому логические элементы должны обладать высокой помехоустойчивостью.

Динамические свойства логических элементов (быстродействие) определяются типовыми динамическими параметрами: временами задержки распространения и временем переключения выходного сигнала. Следует заметить, что численные значения указанных параметров сильно зависят как от условий эксплуатации, так и от конкретного вида соединений между логическими элементами. Эти параметры определяют максимальную частоту сигнала, допустимую для данного типа логического элемента.

На начальном этапе развития цифровой электроники было разработано большое число всевозможных схемотехнических решений. Однако широкое практическое использование получили только некоторые из них.

.Помехоустойчивость логических элементов

Под помехоустойчивостью понимается свойство нечувствительности логических элементов к отклонениям его входных сигналов от асимптотических значений. Помехи в цифровых устройствах носят, как правило, импульсный характер. Различают внешние помехи и внутренние. Внешние: электромагнитные воздействия промышленной сети, переключателей, электродвигателей, транспорта и др. Их уменьшение возможно за счёт экранирования, выбором уровней 1 и 0, конструктивными и схемотехническими решениями.

Ко вторым относят помехи, зависящие от параметров собственного логического элемента, от вида и длины соединений и др.

Зона помехоустойчивости логического элемента определяется по его АПХ (между порогом квантования и уровнями U4 и Uв - рис.2.18):

TO.U .I = 1^X3 ~&А I

При этом, если u(t} > U , то на выходе появится ложный сигнал с уровнем UA или Uв.

Если u(t)noMexu < UnoMK, то амплитуда помехи при прохождении по цепочке логических элементов быстро затухнет.

Следует заметить, что допустимая амплитуда помехи зависит от её длительности.

Эту зависимость определяет характеристика импульсной помехоустойчивости - зависимость допустимой амплитуды помехи от её длительности (рис.2.19).

рис.2.19

Т.о., существует некоторая граничная длительность tnou = С’ начиная с которой Unoudon будет увеличиваться, и при определённой длительности помехи tnoM < tx она не будет восприниматься (схема будет к ней нечувствительна).

Быстродействие логического элемента

Быстродействие логического элемента характеризуется временем задержки распространения сигнала. Различают время задержки при включении , при выключении и среднее время задержки распространения tРАСПР ср . В соответствии с ГОСТ 19489-74 под временем задержки распространения сигнала при включении понимают интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе выходного напряжения от уровня 1 к уровню 0, измеренный на уровне 0,5 - рис.2.20.

рис.2.20

Временем задержки сигнала при выключении считают интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе выходного напряжения от уровня 0 к уровню 1, измеренный на уровне 0,5.Средним временем задержки СР называют интервал времени, w ,1,0 .0,1

равный полусумме t3dp и t3dp:

t здр.ср

=(с+а)/2

К характеристикам логических элементов относят: входные токи, потребляемая мощность, энергия переключения. Различают входные токи и при входных уровнях 1 и 0, потребляемую мощность Рпотр или ток потребления 1потр ? Для сравнения между собой микросхем используют интегральный параметр, называемый энергией переключения. Она находится как произведение потребляемой мощности и среднего времени задержки: Рпотр Чзадср Она измеряется в пикоджоулях (мВт.нс). В справочниках, как правило, даётся значение энергии переключения на один логический элемент данной серии.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >