Характеристики і параметри логічних мікросхем

Найважливішими характеристиками логічних мікросхем є вхідні і передаточні. Вхідні характеристики являють собою графічні залежності величини вхідного струму І_вх від величини вхідної напруги U_вх, тобто І_вх= f (U_вх). За видом вхідних характеристик всі логічні схеми можна розділити на дві групи. До першої відносяться схеми, у яких при відсутності вхідних напруг вхідний струм відсутній і з’являється коли рівень вхідної напруги досягне визначеної величини (рис. 4.13,а, крива 1). Для мікросхем другої групи, навпаки, при відсутності вхідного сигналу струм у вихідній вітці має максимальне значення, а при збільшенні вхідної напруги вхідний струм зменшується (рис. 4.15,а, крива 2).

І_вх U_вих

2 1 2 1

Рис. 4.15. Наближений вигляд вхідних (а) та

передаточних (б) характеристик логічних мікросхем

а U_{вх б} U_вх

Передаточна характеристика логічної мікросхеми визначає залежність вихідної напруги схеми від напруги на одному із її входів при визначених постійних напругах и на інших входах, тобто U_вих = f (U_вх). Наближений вигляд передаточних характеристик логічних мікросхем показаний на рис. 4.13,б.

Крива 1 на рис. 4.15,б показує, що логічна мікросхема працює без інвертування сигналу – при малій вхідні напрузі вихідна напруга наближена до нуля, при зростанні вхідної напруги рівень вихідної напруги також підвищується. Крива 2 на цьому рисунку, навпаки, характеризує роботу логічної мікросхеми з інвертуванням, коли малій вхідній напрузі відповідає максимальна напруга на виході, а при збільшенні напруги U_{вх вихідна} напруга знижується. Чим більш різким є перехід від максимального до мінімального рівня вихідної напруги, тим більш чітко працює схема, тим вища її якість.

Розглянемо основні параметри, що характеризують інтегральні логічні еле­менти, які складаються з функціональних, вимірювальних і режимних. До функціональних параметрів належать такі, що визначають логічні можливості при їх використанні в апаратурі: реалізована логічна функція; коефіцієнт роз­галуження на виході, що визначає максимально допустиме число одиничних навантажень, яке можна одночасно під’єднати до виходу мікросхеми; коефіці­єнт об'єднання на вході, що характеризує максимально допустиме число входів, за якими реалізується логічна функція; завадостійкість U_nep, визначається мак­симально допустимою напругою статичної перешкоди на вході схеми, при якій ще відбувається зміна рівнів її вихідного потенціалу (завадостійкість характе­ризується допустимими значеннями для логічних рівнів "1" і "0": U¹_nep,U⁰_nep; споживана потужність Р_спож, що характеризує потужність, яка викорис­товується мікросхемою від джерела живлення в заданому режимі (розрізняють потужність Р¹_спожі Р⁰_спож,яку використовує мікросхема при логічному "1" і "0", та середню споживану потужність Р_спож__ср = 0,5 • (Р ¹ _спож + Р ⁰ _спож).

Вимірювані параметри поділяються на статичні й динамічні. До статичних параметрів, які вимірюються при логічних станах "1" і "0", належать: вхідні і вихідні струми логічних "1" і "0" (І ¹ _вх, І ⁰ _вх, І ¹ _вих, І ⁰ _вих', вихідні напруги логічних "1" і "0" (); порогові напруги логічних "1" і "0" (); струми споживання мікросхеми при двох станах "1" і "0" ().

До динамічних параметрів відносять часові параметри: t^1,0 - тривалість переходу із стану "логічної 1" у стан "логічного 0", вимірюється на рівні 0,9 і 1,0 як інтервал часу, протягом якого напруга на вході логічного елементу переходить від напруги "логічна 1" до напруги "логічний 0"; t° - тривалість переходу із стану "логічного 0" у стан "логічної 1", вимірюється на рівні 0,1 і 0,9 як інтервал часу, протягом якого напруга на вході логічного елементу переходить від напруги "логічний 0" до напруги "логічна 1"; - тривалість затримки ввімкнення; - тривалість затримки вимкнення; - трива­лість затримки поширення сигналу при ввімкненні логічного елементу; - тривалість затримки поширення сигналу при вимкненні логічного елементу.

До режимних параметрів відносять: Е_min, E_max - допустимі значення напруги живлення; - допустимі значення рівнів логічних сигналів "1" і "0"; - допустимі вхідні і вихідні струми при станах"1 "і "0".

При проектуванні електронних пристроїв на елементах інтегральних мікросхем важливим є параметр їх надійності.