Процессор для ограниченного набора команд \часть 1 (7)
4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА
РОН и ИАЛУ
4.1 Выбор и обоснование элементной базы
Выбор элементной базы производится исходя из задания на разработку, то есть исходя из основного назначения и критерия на проектирование.
Для конкретного выбора элементной базы необходимо рассмотреть несколько различных серий. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП-структурах. Опыт показал, что эти цифровые микросхемы отличаются лучшими электрическими параметрами, удобны в применении, имеют более высокий уровень интеграции и обладают большим функциональным разнообразием. На основании вышесказанного составим сравнительную таблицу некоторых электрических параметров этих серий.
Таблица 4.1
Наименование параметра
ТТЛ
ТТЛШ
ЭСЛ
КМОП
Потребляемая мощность, мВт
5-40
1-19
25-70
0,0025 на
1 МГц
Задержка распространения сигнала при включении, нс
9-70
5-20
1,3-2,9
3,5-45
Задержка распространения сигнала при выключении, нс
9-70
4,5-20
1,3-2,9
3,5-45
Диапазон рабочих температур, °С
-60...
+125
-60...
+125
-10...
+75
-40...
+125
Напряжение питания, В
5±10%
5±10%
-5,2±5%
10±10%
Выходное напряжение низкого уровня, В
0,4
0,4-0,5
-0,81...
-1,02
0,3-2,9
Выходное напряжение высокого уровня, В
2,4
2,5
-1,62...
-1,85
7,2-8,2
Нагрузочная способность
10
10-30
10
50
Частота переключения триггеров, МГц
До35
до130
до300
До125
Помехоустойчивость, В
0,4
0,3-0,4
0,12-0,15
1,5
Работа переключения (Р*t), nДж
30-100
4-57
30-50
0,008-0,1
Входной ток низкого уровня, мА
-0,1...-2
-0,1...-2
0,25-3
-5*10-5
Входной ток высокого уровня, мА
0,02-0,04
0,02-0,05
0,5мкА
0,05мкА
Проанализировав таблицу и сопоставив данные заданием , можно сказать, что для курсового проекта отдадим предпочтение более быстродействующим сериям ТТЛШ и ЭСЛ, КМОП. Недостатком ЭСЛ является их повышенная потребляемая мощность. Отметим также, что цифровые микросхемы ТТЛШ остаются основой построения вычислительных устройств, а также эта серия отличается наибольшим диапазоном выбора микросхем. Широкое применение получили микросхемы, в которых используются диоды и транзисторы с эффектом Шотки. Использование диодов Шотки позволило уменьшить потребляемую мощность и время задержек. К достоинствам ТТЛ микросхем можно отнести высокий уровень схемно-технологической отработанности, и, как следствие, высокий процент выхода годных микросхем. Также микросхем ТТЛШ отличает широкий функциональный набор элементов.
Рассмотрим сравнительные характеристики для микросхем типа ТТЛШ для более детального их изучения.
Таблица 4.2
Наименование параметров
533, 555
530, 531
1533
1531
Входной ток низкого уровня, мА
-0,4
2
-0,2
-0,6
Входной ток высокого уровня, мА
0,02
0,05
0,02
0,02
Выходное напряжение низкого уровня, В
0,4
0,5
0,4
0,5
Выходное напряжение высокого уровня, В
2,5
2,5
2,5
2,5
Выходной ток низкого уровня, мА
4
20
4
20
Выходной ток высокого уровня, мА
-0,4
-1
-0,4
-1
Нагрузочная способность
10
10
10
30
Задержка распространения сигнала при включении, нс
20
5
4
2,7
Задержка распространения сигнала при выключении, нс
20
4,5
4
2,7
Помехоустойчивость, В
0,3
