Основные характеристики и параметры логических элементов

Для оценки свойств различных ЛЭ служат статические и динамические параметры.

Статические параметры определяются по статическим характеристикам. Наиболее важной из них является передаточная характеристика [/_вых = /([/_вх), представляющая собой зависимость напряжения /7_ВЫХ на выходе ЛЭ при изменении напряжения 1У_ВХ на одном из его входов и при постоянстве на других на уровне логического нуля или единицы. Такая характеристика для инвертирующего логического элемента изображена на рис. 9.26.

Передаточная характеристика позволяет определить следующие параметры:

• • и^_[п — минимальный уровень напряжения логической единицы;
• • ?/_В1ах — максимальный уровень напряжения логического нуля;
• • и_ч — минимальный уровень напряжения логического перепа-

Д* и, — Щ, — (С;

• [/д¹, — пороговые уровни входных напряжений поддержания логических единицы и нуля. При /У_вх < [/_п¹_ор элемент находится в состоянии логической единицы (?/_ВЬ1Х = Ц¹), при [/_вх > [/??_ор — в состоянии логического нуля ({/_вых = /7°);

Рис. 9.26. Передаточная характеристика инвертора.

• • А и — ширину зоны неопределенности: А11= [/??_()р — и'_юрУ в которой состояние логического элемента не определено. При {У_вх = ⁼ Ц* ^ и® логический элемент можно использовать в качестве усилителя напряжения. Границы зоны неопределенности определяются точками 1, 2 единичного усиления, в которых с1и_вых/(Ш_вх = 1;
• • [7~_ах — максимальную амплитуду помехи (в виде импульса отрицательной полярности), при которой логический элемент не выходит из состояния логической единицы и не попадает в зону неопределенности: ?/'" = иУ" - [/"_юр;
• • [/*_ах — максимальную амплитуду помехи (в виде импульса положительной полярности), при которой логический элемент не попадает в зону неопределенности из состояния логической единичы: и*_т = и,'_тр — Ц*_т;
• • [/_пор — пороговый уровень напряжения переключения логическоро элемента: Г/_|юр = (?/°_ор + ?/"*"")/2.

Входная характеристика /_вх =/({/_вх) — это зависимость входного тока (/_вх) от напряжения ((/_вх) на одном из входов логического элемента при постоянных напряжениях на остальных. На рис. 9.27, а изображена входная характеристика логического элемента транзисторно-транзисторной логики (см. рис. 9.15, 6).

При и_кх < [7_вор переход база — эмиттер транзистора УТМ открыт и ток вытекает из логического элемента. Его значение /_вх = (Е — ~ - ?^бэ)/^1 уменьшается с ростом II_пх.

При 1/_вх > и'_юр переход база — эмиттер ГГМ заперт, входной ток втекает в логический элемент, его значение при изменении [?_вх остается практически постоянным и составляет десятки микроампер.

По входным характеристикам определяют входные токи логических элементов для состояния логического нуля (/_вх ~ /_вор) и логической единицы (/^_х ~ /_вор).

Рис. 9.27. Входная (а) и выходные (б) характеристики логического элемента.

Выходная характеристика /7_ВЫХ =/(/_вых) — это зависимость выходного напряжения (?/_вых) от выходного тока (1_ВЫХ) при заданных постоянных напряжениях на входах. Существуют две разновидности выходных характеристик:

• * UL ⁼/(Ашх) ^— Для состояния логического нуля;
• * UL ⁼ /(О ~ Д^ля состояния логической единицы,

где ток /° _Y втекает в логический элемент, а ток Л вытекает из пых пых него.

Типичный вид выходных характеристик показан на рис. 9.27, б. С их помощью определяются максимально допустимые значения выходных токов:

• ⁷в°ь, х max. СООТВвТСТВуЮЩве …

• 1?_{ш тах}, соответствующее

где и⁺_у U~ — заданные значения амплитуд помех.

Если нагрузкой служат идентичные логические элементы с входными токами /_вх, /_вх, то максимальное число подключенных к выходу логических элементов не должно превышать.

Наименьшее из полученных чисел N = min (№, N^[) называют коэффициентом разветвления на выходе, который характеризует нагрузочную способность логического элемента.

Наклон выходной характеристики определяет выходное сопротивление логического элемента.

Важным параметром логических элементов является также коэффициент объединения по входу (М), определяющий число его входов. Как уже указывалось выше, для увеличения М используют расширители.

Мощность и ток, потребляемые логическим элементом от источника питания Е, зависят от его состояния. Обычно пользуются значением средней потребляемой мощности.

где /", ?1 — токи в состояниях логических нуля и единицы соответственно.