Теоретические сведения

Цель работы

Целью данной курсовой работы является изучение проектирования схем, используемых для согласования цифровых интегральных схем, относящихся к различной элементной базе, а именно КМДП (ключевая схема на комплементарных металл-диэлектрик-полупроводник транзисторах) и ТТЛ (схема транзисторно-транзисторной логики).

Исходные данные

Исходные данные для проектируемого преобразователя уровней выписываем из методических указаний [1] для соответствующего варианта (21):

Монтажная ёмкость:   

Входная ёмкость элементов:

Нагрузочная способность ПУ:

Частота переключения: 

Температурный диапазон:

Выбор конкретных микросхем

Исходные данные по согласуемым схемам выписываем из справочника «Интегральные Микросхемы» [2]:

Логический элемент КМДП серии К176

Тип логики:                                     дополняющие МОП-структуры

Состав серии:                                   К176ЛЕ5 – четыре элемента   

                                                             2ИЛИ-НЕ

Напряжение питания:                        

Входной ток уровня логического нуля:    

Входной ток уровня логической единицы:     

Выходной ток уровня логического нуля:   

Выходной ток уровня логической единицы: 

Выходное напряжение логического нуля:   

Выходное напряжение логической единицы:    

Время задержки переключения с нуля на единицу:

Время задержки переключения с единицы на ноль:

Коэффициент разветвления по выходу:     

Температурный диапазон:                 

Базовый элемент серии K176

K176ЛЕ5

Логический элемент ТТЛ серии К155

Тип логики:                                ТТЛ

Состав серии:                              К155ЛА1 – два элемента 4И-НЕ

Напряжение питания:                   

Входной ток уровня логического нуля:    

Входной ток уровня логической единицы:    

Выходной ток уровня логического нуля:   

Выходной ток уровня логической единицы:   

Выходное напряжение логического нуля:   

Выходное напряжение логической единицы:   

Время задержки переключения с нуля на единицу:

Время задержки переключения с единицы на ноль:

Коэффициент разветвления по выходу:   

Температурный диапазон:               

Базовый элемент серии К155

К155ЛА1

Теоретические сведения

       Преобразователь уровней – специальная схема, преобразующая выходные сигналы цифровой интегральной схемы одного типа во входные сигналы цифровой интегральной схемы другого типа. Иногда преобразователи уровней называют трансляторами уровней.

           Преобразователь уровней должен обеспечить преобразование выходного логического уровня одного элемента ЛЭ1 во входной логический уровень другого элемента ЛЭ2 с заданным коэффициентом разветвления n.

           При проектировании микроэлектронной аппаратуры на цифровых интегральных микросхемах на практике возникает необходимость в совместном использовании цифровых интегральных микросхем различных серий. Эти интегральные микросхемы могут различаться как конструктивно-технологическими, схемотехническими решениями, так и электрическими параметрами, вследствие чего они не могут сопрягаться непосредственно. Использование преобразователя уровней позволяет обеспечить управление интегрального логического элемента одной серии интегральным логическим элементом другой серии, то есть добиться электрического и временного сопряжения этих двух элементов.

           Каждый логический элемент характеризуется набором входных и выходных статических и динамических параметров. К статическим относятся: входные и выходные напряжения; уровни логической единицы и логического нуля; входные и выходные токи логического элемента в состояниях логического нуля и логической единицы по входу и по выходу; ток нагрузки; допустимая положительная статическая помеха при уровне логического нуля на выходе (помехозащищённость снизу) и допустимая статическая помеха при уровне логической единицы на выходе (помехозащищённость сверху).

           Кроме обеспечения совместимости уровней сигналов преобразователь уровней должен удовлетворять специальным требованиям, например, таким как:

- сохранение преобразователем порогового уровня управляющего элемента и уровней токов обоих элементов;

- обеспечение преобразования уровней с логической инверсией или без инверсии;

- обеспечение заданных требований по нагрузочной способности и параметрам быстродействия.

           Обеспечение заданных требований по параметрам быстродействия обычно сводится к тому, что преобразователь уровней не должен ухудшать быстродействие цифрового устройства, в котором он используется, то есть, задержка переключения на преобразователя уровней должна быть не больше задержки более медленного из элементов.