Giới thiệu và phân loại IC số

Chia sẻ: Bui Duc To | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:41

1
943
lượt xem
347
download

Giới thiệu và phân loại IC số

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

IC(intergated-circuit) là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một đế(subtrate) hay thân hoặc không thể tách rời nhau được.Đế này có thể là một phiến bán dẫn(hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu và phân loại IC số

  1. Phần I 1-Giới thiệu và phân loại IC số 1.1 Giới thiệu IC số IC(intergated-circuit) là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một đế(subtrate) hay thân hoặc không thể tách rời nhau được.Đế này có thể là một phiến bán dẫn(hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện. Một IC thường có kích thước dài rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micron,dày cỡ vài trăm micron được đựng trong một vỏ bọc bằng kim loại hoặc bằng plastic.Những IC như vậy thường là một bộ phận chức năng(function device) tức là một bộ phận có khả năng thể hiện một chức năng điệ tử nào đó.Sự kết tụ(integration) các thành phần của mạch điện tử cũng như các bộ phận cấu thành của một hệ thống điện tử vẫn la hướng tìm tòi và theo đuổi từ lâu trong ngành điện tử.Nhu cầu của sự kết tụ phát minh từ sự kết tụ tất nhiên của các mạch và hệ thống điện tử nhỏ đến lớn,từ tần số thấp(tốc độ chậm) đến tần số cao(tốc độ nhanh).Sự tiến triển này là hậu quả tất yếu của nhu cầu ngày càng tăng trong việc xử lý lượng tin tức(information) ngày càng nhiều của xã hội phát triển. Những hệ thống điện tử công phu và phức tạp gồm rất nhiều thành phần,bộ phận.Do đó nảy ra nhiều vấn đề cần giải quyết: 1. Khoảng không gian mà số lường lớn các thành phần chiếm đoạt (thể tích).Một máy tính điện tử cần dùng đến hàng triệu,hàng vài chục triệu bộ phần rời.Nếu không thực hiện bằng mạch IC,thì không những thể tích của nó sẽ lớn một cách bất tiện mà điện năng cung cấp cho nó sẽ vô cùng phức tạp.Mà nếu có thỏa mãn chăng nữa,thì máy cũng không thực dụng. 2. Độ khả tín(reliability) của hệ thống điện tử:là độ đáng tin cậy trong hoạt động đúng theo tiêu chuẩn thiết kế.Độ khả tín của một hệ thống tất nhiên phụ thuộc vào độ khả tín của các thành phần cấu thành và các bộ phận nối tiếp giữa chúng.Hệ thống càng phức tạp,số bộ phận càng tăng và chỗ nối tiếp càng nhiều.Vì vậy,nếu dùng bộ phận rời rạc cho
  2. các hệ thống phức tạp,độ khả tín của nó sẽ giảm thấp.Một hệ thống như vậy sẽ trục trặc rất nhanh. 3. Vấn đề thời gian thực hiện 4. Sự kết tụ áp dụng vào IC thường thực hiện ở giai đoạn bộ phận chức năng.Song khái niệm kết tụ không nhất thiết dừng lại ở giai đoạn này.Người ta vẫn nỗ lực để kết tụ với mật độ cực cao trong IC,nhằm hướng tới việc kết tụ toàn thể hệ thống điện tử trên một phiếm(chíp). Tóm lại công nghệ IC đưa đến những điểm lợi so với kỹ thuật linh kiện rời như sau: - Giá thành sản phẩm hạ - Kích cỡ nhỏ - Độ khả tín cao(tất cả các thành phần được chế tạo cùng lúc và không có những điểm hàn,nối). - Tăng chất lượng (do giá thành hạ,các mặt phức tạp hơn có thể được chọn để hệ thống đạt đến những tính năng tốt nhất). - Các linh kiện được phối hợp tốt(matched).Vì tất cả các transistor được chế tạo đồng thời và cùng một qui trình nên các thông số tương ứng của chúng ta về cơ bản có cùng độ lớn đối với sự biến thiên của nhiệt độ. - Tuổi thọ cao. 1.2 Các loại IC. Phân loại theo quy mô Loại IC Các cổng căn bản Số các linh kiện Tổng hợp quy mô nhỏ SSI Nhỏ hơn 12 Lên đến 99 Tổng hợp quy mô trung bình 12→99 100→999 MSI Tổng hợp quy mô lớn LSI 100→999 1000→999
  3. Tổng hợp quy mô rất lớn VLSI Lớn hơn 1000 Lớn hơn 10000 Dựa trên qui trình sản xuất,có thể chia IC ra làm 3 loại: IC màng(film IC): Trên một đế bằng chất cách điện,dùng các lớp màng tạo nên các thành phần khác.Loại này chỉ gồm các thành phần thụ động như điện trở,tụ điện và cuộn cảm mà thôi. o Dây nối giữa các bộ phận: Dùng màng kim loại có điện trở suất nhỏ như Au,Al,Cu… o Điện trở: Dùng màng kim loại hoặc hợp kim có điện trở suất lớn như Ni-Cr;Ni-Cr-Al;Cr-Si;Cr có thể tạo nên điện trở có trị số rất lớn. o điện: Dùng màng kim loại để đóng vai trò bản cực và dùng màng điện môi:Sio;Sio2,Al203;Ta205.Tuy nhiên khó tạo được tụ có điện dung lớn hơn 0,02 F/cm2. o Cuộn Tụ cảm:Dùng một màng kim loại hình xoắn.Tuy nhiên khó tạo được cuộn cảm lớn quá 5H với kích thước hợp lý.Trong sơ đồ IC, người ta tránh dùng cuộn cảm để không chiếm thể tích. o Cách điện giữa các bộ phận:Dùng SiO;SiO2;Al2O3. o Có một thời,transistor màng mỏng được nghiên cứu rất nhiều để ứng dụng vào IC màng.Nhưng tiếc là transistor màng chưa đạt đến giai đoạn thực dụng,nếu không phải là ít có triển vọng thực dụng. IC đơn tinh thể(monolithic IC): -Còn gọi là IC bán dẫn(semiconductor IC) – là IC dùng một đế (subtrate) bằng chất bán dẫn (thường là Si).Trên(hay trong) đế đó,người ta chế tạo transistor, diode ,điện trở ,tụ điện.Rồi dùng chất cách điện SiO2 để phủ lên che chở cho các bộ phận đó trên lớp SiO2,dùng màng kim loại để nối các bộ phận với nhau.
  4.  Transistor,diode đều là các bộ phận bán dẫn.  Điện trở:Được chế tạo bằng cách lợi dụng điện trở của lớp bán dẫn có khuếch tán tạp chất.  Tụ điện: Được chế tạo bằng các lợi dụng điện dung của vùng hiếm tại một nối P-N bị phân cực nghịch. Đôi khi người ta có thể thêm những thành phần khác hơn của các thành phần kể trên để dùng cho các mục đích đặc thù Các thành phần trên được chế tạo thành một số rất nhiều trên cùng một chip.Có rất nhiều mối nối giữa chúng và chúng được cách ly nhờ những mối nối P-N bị phân cực nghịch(điện trở có hàng trăm M) IC lai(hibrid IC). -Là loại IC lai giữa hai loại trên -Từ vi mạch màng mỏng(chỉ chứa các thành phần thụ đông),người ta gắn ngay trên đế của nó những thành phần tích cực(transistor,diode)tại những nơi đã dành sẵn.Các transistor và diode gắn trong mạch lai không cần có vỏ hay để riêng,mà chỉ cần được bảo vệ bằng một lớp men tráng. -Ưu điểm của mạch lai là:  Có thể tạo nhiều IC(digital hay analog)  Có khả năng tạo ra các phần tử thụ động có các gía trị khác nhau với sai số nhỏ.  Có khả năng đặt trên một đế,các phần tử màng mỏng ,các transistor,diode và ngay cả các loại IC bán dẫn. -Thực ra khi chế tạo,người ta có thể dùng qui trinh phối hợp.Các thành phần kỹ thuật planar,còn các thành phần thụ động thì theo kỹ thuật màng.Nhưng vì quá trình chế tạo các thành phần tác động và thụ động được thực hiện không đồng thời nên các đặc tính và thông số của các thành phần thụ động không phụ thuộc vào các đặc tính và thông số của các thành phần
  5. tác động mà chỉ phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu,bề dầy và hình dáng.Ngoài ra,vì các transistor của các IC loại này nằm trong đế nên kích thước IC được thu nhỏ nhiều so với IC chứa transistor rời. -IC chế tạo bằng qui trình phối hợp của nhiều ưu điểm.Với kỹ thuật màng,trên một diện tích nhỏ có thể tạo ra một điện trở có giá trị lớn,hệ số nhiệt nhỏ.Điều khiển tốc độ ngưng động của màng,có thể tạo ra một màng điện trở với đọ chính xác rất cao. Dựa trên chức năng xử lý tín hiệu người ta chia IC làm hai loại:IC digital và IC analog(còn gọi là IC tuyến tính) IC digital: -Là loại IC xử lý tín hiệu số. ( Digital signal) Chủng loại IC digital không nhiều.Chúng chỉ gồm một số các loại mạchlogic căn bản,gọi là cổng logic. Về công nghệ chế tạo IC digital gồm các loại : -RTL: resistor-transistor logic -DTL: diode-transistor logic -TTL: transistor-transistor logic -MOS: metal-oxide semiconductor -CMOS: complementary MOS IC analog -Là loại IC xử lý tín hiệu Analog, đó là loại tín hiệu biến đổi liên tục so với IC digital,loại IC Analog phát triển chậm hơn.Một lý do là vì IC analog phần lớn là mạch chuyên dụng(special use),trừ một vài trường hượp đặc biệt như OP-AMP(IC khuếch đại thuật toán),khuếch đại video và những mạch phổ dụng(universal use).Do đó để thỏa mãn nhu cầu sử dụng,người ta phải thiết kế,chế tạo rất nhiều loại khác nhau.
  6. -Hầu hết các IC số hiện nay đều chế tạo trên các transistor lưỡng cực và transistor trường.Mỗi một IC số dường như đều có thể thực hiện một chức năng hoàn chỉnh,nên chúng cần rất ít các linh kiện mắc thêm ở ngoài. 1.3 Các tham số cơ bản của IC số: -Mức lôgic : mức lôgic 0 và mức lôgic 1 Các mức lôgic này là các mức điện áp ứng với các mức lôgic thấp và logic cao,tùy từng loại mà có các trị số điện áp khác nhau. -Nguồn nuôi: nguồn nuôi phải đảm bảo tính ổn định cao -Khả năng ghép tải:biểu thị khả năng ghép được bao nhiêu đầu vào của cổng logic tới một đầu ra của một cổng cho trước. -Tốc độ chuyển mạch hay còn gọi là độ tác động nhanh của vi mạch: • Loại tốc độ cực nhanh: ttb • Loại nhanh : ttb • Loại trung bình : ttb • Loại chậm : ttb -Công suất tiêu thụ:Phụ thuộc vào tín hiệu đặt lên nó. -Dải nhiệt độ làm việc: mỗi hãng sản xuất có một giới hạn nhiệt độ khác nhau. -Tốc độ hoạt động phụ thuộc vào thời gian trễ truyền đạt:
  7. -Tổn hao công suất xác định bởi tích số nguồn cung cấp Vcc và dòng Icc(giá trị trung bình của dòng Icc mức 0 và mức 1),đơn vị mW. -Chỉ số giá trị xác định bởi tích số tốc độ và công suất. -Chỉ số giá trị(pJ) =thời gian trì hoãn truyền đạt(ns) *công suất (mW). -Chỉ số giá trị càng nhỏ càng tốt . -Hệ số tải là số cổng có thể được vận hành bởi một cổng,hệ số tải càng cao càng thuận lợi. -Các tham số dòng và áp o Điện áp đầu vào ở mức cao VIH (điện áp tối thiểu mà cổng có thể nhận biết mức 1). o Điện áp đầu vào ở mức thấp VIL (điện áp tối đa mà cổng có thể nhận biết mức 0). o Điện áp đầu ra ở mức cao VOH (điện áp tối thiểu tại đầu ra tương ứng mức 1). o Điện áp đầu ra ở mức thấp VOL (điện áp tối đa tại đầu ra tương ứng mức 0). o Cường độ dòng điện đầu vào mức cao IIH (dòng tối thiểu được cung cấp tương ứng với mức 1).
  8. o Cường độ dòng điện đầu vào mức thấp IIL (dòng tối đa được cung cấp tương ứng với mức 0). o Cường độ dòng điện đầu ra mức cao IOH (dòng cực đại mà ngõ ra cung cấp tương ứng với mức 1). o Cường độ dòng điện đầu ra mức thấp IOH (dòng cực tiểu mà ngõ ra cung cấp tương ứng với mức 0). -Miền nhiệt độ hoạt động từ 0-700C(tiêu dùng và công nghiệp) và 550C-1250C(cho mục đích quân sự). -Yêu cầu về nguồn -Tính đa dạng,khả năng tích hợp,giá thành,chế tạo,dễ phối hợp với vi mạch công nghệ khác 2 Cấu trúc của các loại IC số 1.Phần tử RTL(resistor-transistor logic) a.Cấu tạo
  9. Cổng RTL cơ bản nhất là cổng NOR 2 đầu vào,điều khiển N cổng giống nhau như hình vẽ: Vcc(3.6V) Vcc(3.6) Rc(640Ω) R(640) Vc T1 T2 RB(450) Vcc(3.6V) RB(450) RC(640) A Các đầu vào B RB(450) GN Cổng dùng làm tải b.Nguyên lý hoạt động Điện áp đầu vào tương ứng với mức thấp phải đủ nhỏ để transistor ngắt,ứng với các mức cao phải đủ lớn để transistor bão hòa . -Nếu cả hai đầu vào đều ở mức thấp thì T1, T2 ngắt và đầu ra là mức cao.
  10. -Nếu đầu vào ở mức cao sẽ làm cho transistor bão hòa và đầu ra ở mức thấp. Điện áp đầu ra mức thấp là Vcc và đầu ra mức cao phụ thuộc vào số lượng cổng nối với đầu ra. Khi đầu ra có N cổng được điều khiển,tải sẽ tương đương với 1 điện trở có giá trị 450/N(Ω) mắc nối tiếp với nguồn 0.8 v(tức là UBE =0.8V ở trạng thái bão hòa). Khi đó dòng điện cực B cho mỗi transistor tải là: IB = Khi đó dòng colector ở trạng thái bão hòa: Ic,bh Giá trị của N phải thỏa mãn: HFE IB IC Các lề nhiễu: -Khi đầu ra ở trạng thái 0 thì V0 = VCE =0.2V,nếu điện áp này tăng lên 0.5V sẽ làm T thông→ gây ra sai mạch→mức logic 0 có lề nhiễu Δ0=0.3V -Lề nhiễu mức logic 1 phụ thuộc vào số lượng các cổng được điều khiển. V0max= Tổng các dòng điện cực B cần thiết để các transitor bão hòa là: khi đó V0 tương ứng với mức thấp nhất để transistor bão hòa là: V0min
  11. Khi đó trễ nhiễu của mức logic 1 :Δ1=V0max-vomin -Thời gian trễ lan truyền t C là điện dung của tiếp giáp BE c.Ứng dụng - IC này được ứng dụng phổ biến khi chưa có các loại DTL,TTL,và được dùng trong các máy tính thế hệ I - Hiện nay đã không còn sử dụng - Nhược điểm:lề nhiễu nhỏ,khả năng chịu tải thấp,tốc độ chậm,lãng phí năng lượng 2.Phần tử DTL(diot transistor logic) a. Cấu tạo: 1 DTL loại cơ bản là một cổng Nand 3 đầu vào: VCC(5v) Vcc(5) R(5kΩ) RC(2kΩ A DA A1 D1 IC D2 B DB D1 D2 I2
  12. I1 IB C DC RB(5k) D1 D2 b.Hoạt động + Các diot DA,DB,DC dẫn qua điện trở R nếu như đầu vào tương ứng ở trạng thái thấp.Nếu đầu vào ở trạng thái cao thì diot tương ứng bị ngắt. +Nếu 1 trong các đầu vào là mức thấp thì diot nối với đầu vào này sẽ thông →VD-Vvào=Udiot.VD cần phải đảm bảo sao cho transistor tắt→đầu ra của T là Vcc . +Nếu cả 3 đầu vào đều ở trạng thái cao các diot vào sẽ bị ngắt và do đó dòng điện chảy từ Vcc qua R rồi D1,D2 sẽ làm cho transistor bão hòa→đầu ra của transistor là Vcc bão hòa. c.Trễ lan truyền Liên quan đến quá trình bật và tắt của các transistor ra của mạch.Khi bật,điện dung được phóng nhanh qua trở kháng thấp của Transistor,khi tắt tụ điện nạp qua điện trở kéo lên làm tăng thời gian trễ.Trễ lan truyền của DTL thường từ:30ns→80ns d.Ứng dụng +Dùng thay thế RTL trong các bộ vi xử lý. +Ưu điểm :độ fan-out(dòng quá tải lớn) và lề nhiễu được cải thiện→thay thế RTL +Nhược điểm: tốc độ chậm→nâng cấp lên TTL
  13. 3.Phần tử TTL Các mạch RTL và DTL ở trên đều có khả năng thực hiện chức năng logic nhưng chỉ được sử dụng ở dạng đơn lẻ không được tích hợp thành IC chuyên dùng bởi vì ngoài chức năng logic cần phải đảm bảo người ta còn quan tâm tới các yếu tố khác như: - Tốc độ chuyển mạch(mạch chuyển mạch nhanh và hoạt động được ở tần số coa không?) - Tổn hao năng lượng khi mạch hoạt động(mạch nóng ,tiêu tán mất năng lượng dưới dạng nhiệt) - Khả năng giao tiếp và thúc tải,thúc mạch khác. - Khả năng chống các loại nhiễu không mong muốn xâm nhập vào mạch làm sai mức logic. Chính vì thế mạch TTL đã ra đời,thay thế cho các mạch RTL và DTL.Mạch TTL ngoài transistor ngõ ra như ở các mạch trước thì nó còn sử dụng cả các transistor đầu vào,thêm một số cách nối đặc biệt khác,nhờ đó đã đảm bảo được nhiều yếu tố đã đề ra.Hình 1.49 là một mạch logic TTL cơ bản: mạch này hoạt động như một cổng NAND. Hai ngõ vào là A và B được đặt ở cực phát của transistor Q1(đây là transistor có nhiều cực phát có cấu trúc mạch tương đương như hình bên)
  14. Hai diode mắc ngược từ 2 ngõ vào xuống mass dùng để giới hạn xung âm ngõ vào,nếu có,giúp bảo vệ các mối nối BE của Q1 Ngõ vào của cổng NAND được lấy ra ở giữa 2 transistor Q3,Q4 sau diode D0 Q4 và D0 được thêm vào để hạn dòng cho Q3 khi nó dẫn bão hòa đồng thời giảm mất mát năng lượng tỏa ra trên R4 (trường hợp không có Q4,D0) khi Q3 dẫn. Điện áp cấp cho mạch này cũng như các mạch TTL khác thường luôn chuẩn là 5V Mạch hoạt động như sau: Khi A ở thấp,B ở thấp hay cả hai ở thấp Q1 dẫn điện;phân cực mạch để áp sụt trên Q1 nhỏ sao cho Q2 không đủ dẫn;kéo theo Q3 ngắt. Như vậy nếu có tải ở ngoài thì dòng sẽ đi qua Q4,D0 ra tải xuống mass. Dòng này gọi là dòng ra mức cao IOH Giả sử tải là một điện trở 3,9kΩ thì dòng là: = =1mA Khi cả A và B đều ở cao,nên không thể có dòng A và B được,dòng từ nguồn Vcc sẽ qua R1,móc nối BC của Q1 thúc vào cực B làm Q2 dẫn bão hòa. Nếu mắc tải từ nguồn Vcc tới ngõ ra Y thì dòng sẽ đổ qua tải,qua Q3 làm nó dẫn bão hòa luôn.Ngõ ra sẽ ở mức thấp vì áp ra chính là áp Vce của Q3 khoảng 0,2 đến 0,5 V tùy dòng qua tải.Khi này ta có dòng ra mức thấp ký hiệu là IOL.Sở dĩ gọi là dòng ra vì dòng sinh ra khi cổng logic ở mức thấp (mặc dù dòng này là dòng chảy vào trong cổng logic) Ví dụ nếu tải là 470 Ω thì dòng IOLkhi này là:
  15. Vậy mạch logic ở trên có chức năng hoạt động như một cổng NAND 2 ngõ vào. Nếu để hở 2 ngõ vào là A và B thì Q1 vẫn ngắt,Q2 vẫn dẫn,kéo theo Q3 dẫn khi có tải ngoài tức là ngõ ra Y vẫn ở cao,do đó giống như trường hợp ngõ A và B nối lên mức cao Nếu A và B nối chung với nhau hay Q1 chỉ có 1 cực phát thì mạch NAND chuyển thành mạch NOT. Các loại TTL: a.TTL ngõ ra cực thu để hở Hình dưới đây là cấu trúc cho một cổng NAND 2 ngõ vào và ngõ ra cực thu để hở.Trong cấu trúc của mạch không có transistor hay điện trở nối từ cực thu của transistor ra dưới(transistor nhận dòng) lên Vcc.Khi giao tiếp tải ta phải thêm bên ngoài mạch một điện trở nối từ ngõ ra Y lên Vcc gọi là điện trở kéo lên có trị số từ vài trăm Ω đến vài kΩ tùy theo tải Cấu trúc của một cổng NAND 2 ngõ vào ngõ ra cực thu để hở
  16. Ta thực hiện việc nối chung nhiều ngõ ra cực thu để hở lại với nhau (ví dụ như 3 cổng NAND) như sau: Cách nối nhiều ngõ ra cực thu để hở Nếu Q3 của cả 3 cổng NAN đều tắt nghĩa là ngõ ra đều ở cao,chúng nối chung lại với nhau vậy ngõ ra chung tất nhiên là ở mức cao Khi một trong 3 cổng NAND có ngõ ra ở mức thấp (Q3 dẫn) thì sẽ có dòng đổ từ nguồn qua điện trở kéo lên để đi vào cổng NOT này vậy ngõ ra nối chung sẽ phải ở mức thấp,mức thấp này không ảnh hưởng gì đến 2 transistor Q3 của 2 cổng kia cả.Như vậy ngõ ra này hoạt động như là ngõ ra của một cổng AND mà 3 ngõ vào chính là 3 ngõ ra của các cổng nối chung lại với nhau. Qua trên ta nhận thấy rằng cổng cách dùng cổng NAND thường sẽ tốn kém và phức tạp hơn cách dùng cổng NAND cực thu để hở mặc dù chúng cùng thực hiện một chức năng logic.Và khi sử dụng điện trở kéo lên thì phải chú ý đến khả năng chịu dòng của transistor ra cổng cực thu để hở cũng như điện thế Vol và Voh cũng như khi theo yêu cầu sử dụng thì khi muốn giảm công suất tiêu tán thì có thể giảm trị số điện trở kéo lên,còn khi muốn tăng tốc độ chuyển mạch
  17. thì có thể tăng trị số điện trở kéo lên nhưng cũng phải nằm trong giới hạn giữa Rpmax và Rpmin với b.Ngõ ra 3 trạng thái TTL có ngõ ra 3 trạng thái là TTL có ngõ ra ở tầng cuối cùng là loại 3 trạng thái Cấu trúc của một TTL ngõ ra 3 trạng thái Có một đường điều khiển C hay đường cho phép G và một diode được thêm vào.Khi C ở cao diode D không dẫn mạch vận hành bình thường như một cổng NAND ở trước. Khi C ở thấp chẳng hạn nối mass,lập tức Q1 dẫn,dòng đổ qua R1 xuống mass mà không đổ vào Q2,Q2 ngắt kéo theo Q3 ngắt.Cùng lúc dòng qua R2 sẽ đổ qua diode D1 xuống mass,tức là Q4 cũng không dẫn. Trong điều kiện cả Q3 và Q4 đều không dẫn,ngõ ra Y chẳng nối với mass hay nguồn gì cả,tổng trở ngõ ra là rất cao,đây chính là trạng thái thứ 3 của mạch.Khi này nếu có nối nhiều ngo ra lại với nhau thì khi ở trạng thái thứ 3,các ngõ ra sẽ không bị ảnh hưởng bởi nhau.
  18. Lợi dụng đặc điểm này ta có thể tạo nên đường bus chung Hình minh họa cách tạo đường bus Như hình trên cho thấy khi C1,C2,C3 ở mức cao,ngõ ra 3 cổng này ở Z cao,nếu C0 ở mức thấp thì tín hiệu D0 sẽ được đưa tới Y Khi C1 ở mức thấp còn các C0,C2,C3 ở mức cao thì tín hiệu D1 sẽ được đưa tới Y Tương tự khi ta đưa đường điều khiển của cổng nào xuống thấp thì tín hiệu đường đó được đưa lên bus Tuy nhiên khi đã nối chung các ngõ ra 3 trạng thái lại với nhau thì không nên cho nhiều ngõ điều khiển xuống thấp vì khi này sẽ xảy ra tình trạng tranh chấp bus Đây có thể coi là một cách ghép kênh dữ liệu,cách này ngày nay đang được sử dụng rộng rãi,đặc biệt trong lĩnh vực máy tính. Ký hiệu cho mạch có ngõ ra 3 trạng thái là thêm dấu tam giác nhỏ như hình.Cũng cần lưu ý là ngõ ra điều khiển C cũng có thể tác động ở mức cao để
  19. đặt ngõ ra ở Đây có thể coi là một cách ghép kênh dữ liệu,cách này ngày nay đang được sử dụng rộng rãi,đặc biệt trong lĩnh vực máy tính. Ký hiệu cho mạch có ngõ ra 3 trạng thái là thêm dấu tam giác nhỏ như hình. Ký hiệu cho mạch ngõ ra 3 trạng thái d.Đặc tính các loại TTL Các IC số họ TTL được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1964 bởi hãng Texas Instrument Corporation của Mỹ,lấy số hiệu là 74xxxx và 54xxxx.Sự khác biệt giữa 2 họ 74 và 54 chỉ ở 2 điểm: 74: Vcc=5 0.5V và khoảng nhiệt độ hoạt động từ 00C đến 700C 54: Vcc=5 0.25V và khoảng nhiệt độ hoạt động từ -550C đến 1250C Các tính chất khác hoàn toàn giống nhau nếu chúng có cùng số Trước số 74 thường có thêm ký hiệu để chỉ hãng sản xuất.Thí dụ SN của hãng Texas,DM của hãng National Semiconductor. Ngoài ra trong quá trình phát triển,các thông số kỹ thuật(nhất là tích số công suất vận tốc) luôn được cải tiến và có các loại khác nhau: 74 chuẩn(Low power),74H(high speed),74S(schottky),74LS(low power schottky),74AS(advance schottky) Bảng sau cho thấy một số tính chất của các loại trên: Thông số kỹ thuật 74 74L 74H 74S 74LS 74AS 74LS 74F
  20. Thời gian trễ truyền 9 33 6 3 9.5 1.7 4 3 Công suất tiêu tán 10 1 23 20 2 8 1.2 6 Tích số công suất vận tốc 90 33 138 60 19 13.6 4.8 18 Tần số xung Ck (max) 35 3 50 125 45 200 70 100 Fan out 10 20 10 20 20 40 20 33 Voh(min) 2.4 2.4 2.4 2.7 2.7 2.5 2.5 2.5 Vol(max) 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4 0.5 Vih(min) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Vil(max) 0.8 0.7 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 -Loại 74 : Là loại ra đời sớm nhất(1964) do hãng Texas sản xuất.Đặc điểm: + dung hòa giữa tốc độ chuyển mạch và công suất tiêu tán(mất mát năng lượng) +bên trong thường cấu trúc theo kiểu ngõ ra cột chạm -Loại 74Lxx : +công suất tiêu tán giảm 10 lần so với loại thường nhưng tốc độ chuyển mạch cũng giảm 10 lần. -Loại 74Hxx: +tốc độ chuyển mạch tăng 2 lần nhưng công suất tiêu tán cũng tăng theo 2 lần. Ngày nay cả 2 loại trên đều không được sử dụng nữa mà thay bằng công nghệ CMOS và schottky. -Loại 74S và 74LS:các transistor trong mạch được mắc thêm một Diot schottky giữa hai cực CB với mục đích giảm thời gian chuyển trạng thái của transistor do đó làm giảm thời gian trễ truyền.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản