ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ

В цифровых ИМС различают:

· информационные входы;

· входы управления;

· выходы.

На входе обязательно должен быть установлен логический сигнал Н- или L-уровня, поскольку свободный (ни к чему не подключенный) вход чувствителен к помехам. Таким образом, ИМС со свободным входом может работать некорректно.Такжене рекомендуется соединять накоротко свободные входы ИМС разных типов — в этом случае состояние входов может быть неопределенным.

ИМС различаются типами выходов, которые могут быть:

· обычными;

· с открытым коллектором (ОК-выход);

· тристабильными.

Рассмотрим для примера ТТЛ-инверторы, аппаратно реализующие логическую функцию НЕ на основе транзисторного ключа в схеме с общим эмиттером, имеющие перечисленные выходы. Схемы инверторов с обычным и ОК-выходом приведены на рис. 1.7 а), б) соответственно. Напряжения Н- и L-уровня на этих выходах формируются транзисторным ключом путем коммутации выходной линии Y либо с источником U_cc, либо с заземлением, в зависимости от значения входного сигнала Х. Если ИМС с ОК-выходом применить как ИМС с обычным выходом (не подключить через резистор напряжение электропитания U_cc к коллектору транзистора), то ОК-выход не сможет выдать сигнал Н-уровня, поскольку транзистор-

Рис. 1.5

Рис. 1.6

Рис. 1.7

ный ключ будет коммутировать выходную линию только с заземлением GND.

Инвертор, схема которого приведена на рис. 1.7 в) кроме информационного входа X имеет также входы управления:

· (Chip Select) — выбор микросхемы;

· (Chip Enable) — разрешение микросхемы;

· (Output Enable) — разрешение выхода.

Согласно схеме, если хотя бы один из сигналов , или имеет значение 1, (пассивен) то VT1 включен, в связи с чем в точке А установится потенциал Н-уровня, обеспечивающий включение VT4. В этом случае ключ VT2 будет заперт, а вход Х и база VT3 через включенный транзистор VT4 заземлены в точке В. Это приведет к запиранию ключа VT3 и невозможности управления им по входу Х. Таким образом, запертые транзисторы VT2 и VT3 отключат выходную линию Y как от U_cc, так и от заземления GND. Отключенное состояние выхода называют Z-состоянием.

Если же все сигналы , и установлены в 0, (активны) то произойдет запирание транзистора VT1, что обеспечит постоянное включение VT2 и выключение VT4. Это даст возможность управлять по входу Х коммутацией VT3 также, как и в инверторе с обычным выходом.

Таким образом, данный инвертор может иметь три выходных состояния:

· Н-уровень;

· L-уровень;

· Z-состояние.

В силу этого его выход назван тристабильным, а входы , и — входами разрешения работы ИМСиливходами управления Z-состоянием (Z-управляющими входами). Если хотя бы на одном из этих входов установлен пассивный сигнал, то разрешение работы называют предварительным, если же сигналы активны на всех Z-управляющих входах — окончательным.Переключение ИМС из Z-состояния в режим приема или выдачи информации произойдет только при окончательном разрешении. У некоторых устройств тристабильными могут быть как выходы, так и информационные входы.

Несколько источников данных с тристабильными выходами можно подключить к одной информационной линии приемника. С помощью сигналов , и приемник определит нужный ему источник информации и запретит работу других, установив их выходы в Z-состояние. Этим исключается одновременная выдача на одну линию сигналов различных уровней, названная конфликтом.

Очевидно, что подключение обычных и ОК-выходов к одним и тем же линиям создаст конфликтную ситуацию. Для ее исключения применяется ИМС, названная шинным формирователем, условное графическое обозначение которой приведено на рис.1.8. Формирователь имеет:

· информационные линии DA0 — DA7, DB0 — DB7(линии DA и DB);

· вход управления обменом данными T;

· вход разрешения работы .

Эта ИМС может работать как буфер между конфликтующими устройствами — с ее помощью возможно разъединение линий DA и DB друг от друга в случае угрозы конфликта. Другим назначением является передача данных в направлении, определяемом уровнем сигнала на входе Т (см. таблицу 1.1). Согласно таблице каждая из шин DA и DB может работать как на прием, так и на выдачу информации. Такие шины называют двунаправленными.

Одним из примеров применения шинного формирователя является схема устройства (см. рис. 1.9 а)), реализующего подключение параллельного регистра к двунаправленной k+1-разрядной ШД. В данном случае шинный формирователь DD2 применяется как электронный буфер, обеспечивающий запрет на выдачу регистром DD1 информации в интервале времени, когда на ШД присутствуют данные, установленные каким-либо другим устройством. Необходимость запрета состоит в том, что если выдача будет разрешена, то произойдет конфликт между установленными данными, и той информацией, которая ранее была записана в регистр.

Управление передачей данных осуществляется через логические элементы DD3 и DD4, на входы которых поступают сигналы:

· , — управления чтением и записью данных в регистр;

· — разрешения работы выходов регистра с ШД.

Соответствие значений этих сигналов режимам функционирования анализируемого устройства, которое может рассматриваться как регистр с двунаправленной ШД(обозначение см. на рис. 1.9 б)), приведено в таблице 1.2.

Из таблицы следует, что при условии разрешения работы схемы сигналом , окончательное переключение из Z-состояния в режим приема или выдачи данных происходит по сигналам, управляющим чтением и записью информации. Такой подход исключает как выдачу данных, создающую рассмотренный выше конфликт, так и их запись в том случае, если данные, предназначались другому устройству.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: