Промышленностьвыпускает широкий ассортимент логических микросхем, использующих структурыметалл-окисел-полупроводник (МОП или КМОП).На их основе выполнены такиераспространенные серии, как К176 (CD4000), К561 (CD4000A), КР1561 (CD4000B), 564и 1564 — в скобках указаны импортные аналогичные серии. Эти микросхемы отличаютсяочень малым потреблением тока в статическом режиме — 0, 1… 100 мкА, высокойнадежностью и помехоустойчивостью.
Отличительнаяособенность серии КР1561 от К561 — наличие буферных элементов на входах ивыходах, в результате чего все микросхемы серии имеют примерно одинаковыевыходные характеристики. Кроме того, микросхемы КР1561 защищены от перегрузоккак по входу, так и по выходу (в выходные цепи добавлены токоограничительныерезисторы), но некоторые из элементов данной серии имеют меньший допустимыйдиапазон питающего напряжения.
Логикаработы микросхем с идентичными буквенно-цифровыми обозначениями после номерасерии у К176, К561, КР1561, 564 и 1564 одинакова (нумерация выводов та же).
Микросхемысерии К561 (564, 1561, 1564) являются более современными по сравнению с серией176 и превосходят их по всем параметрам. Кроме того, у них более широкийноменклатурный перечень. Сравнить основные параметры серий микросхем можно поприведенной таблице.
Параметр
микросхемы
К176
CD4000
К561
CD4000A
CD4000B
МС14000В 564
74НС
ММ54НС SN74HC
КР1554
74АС Р, (мкВт/вент) 10 0, 4 0, 4 0, 4 0, 4 0, 2 25 Тзад, (нс) 200 50 50 50 10 10 10 Uпит, (В) 5...12 3...15 3...15 3...15 2...6 5 2...6
Серии564 и 1564 выпускаются с планарным расположением выводов и отличаются отостальных серий МОП микросхем меньшими размерами корпуса и повышеннойрадиационной стойкостью (используются военными).
Впоследние годы все большее распространение получают серии (74AS.., SN74HC.., SN74HCT..,SN74HCTL.), созданные на базе КМОП-технологии и обладающие 100% совместимостьюс ТТЛ микросхемами. Это позволяет во многих случаях выполнять прямую замену ТТЛна аналоги без изменений электрической схемы. Как правило, они обладают меньшимбыстродействием, чем ТТЛ серии, но и потребляют значительно меньшую мощность.
Начатвыпуск МОП микросхем серии 1554 (74АС), обладающих повышенным быстродействием(до 150 МГц). Эта серия полностью совместима по параметрам и расположениювыводов при замене ТТЛ.
Питаниемикросхем может находиться в широком диапазоне: для серии К176 от 5 до 12 В(номинальное напряжение 9 В); для серий К561, 564 +3...15 В, для 1554+2...6 В.
Диапазондопустимой окружающей температуры для микросхем серии К176 от — 10 до +70 °С;К561 и КР1561 от — 45 до +85 °С; 564 от — 60 до +125 °С, 1564 и 1554 от — 60 до+125 °С. Фактически микросхемы сохраняют работоспособность в более широкомдиапазоне, но разработчики не гарантируют в этом случае их паспортныепараметры.
БольшинствоМОП микросхем применяются на частотах до 1 МГц, а некоторые элементы серии, напримерК561ЛН2, К561ТМ2, могут работать на частотах до 4 МГц. При использованиимикросхем на предельно допустимой частоте питание должно быть такжемаксимальным (обеспечивается более крутой фронт импульсов). Увеличениенапряжения питания микросхем также улучшает их помехоустойчивость.
Выходныеуровни микросхем практически не отличаются от напряжения питания (лог.«1») и потенциала общего провода (лог. «О»).
Благодарявысокому входному сопротивлению (RBX >100 МОм) микросхемы имеют высокуюнагрузочную способность Краз >10...30 (количество входов, которые можноподключить к выходу логического элемента, ограничивается только емкостьюмонтажа; при Краз=10 паразитная емкость нагрузки составляет Сн=20 пФ).
Выходноесопротивление большинства микросхем при лог. «1» и лог. «О»составляет 100...1000 Ом (зависит от напряжения питания).
Надежностьработы устройств на логических микросхемах зависит и от построения схемы. Так, например,нельзя подавать входные сигналы, не подав питание, а также недопустимо превышениеуровня входного сигнала над питающим напряжением (исключением являютсяспециально приспособленные для этого микросхемы 561ЛН2 и преобразователь уровня561 ПУ4). Напряжение источника питания должно подаваться раньше илиодновременно с подачей входных сигналов. Это связано с тем, что во входныхцепях микросхем стоят защитные диоды, соединенные с шинами питания, и в случаепоявления напряжения на входе (при отсутствии питания) возможно протекание токапо цепи «вход» — «шина питания», что допускать нельзя.
Повредитьмикросхему может так называемый «тиристорный эффект», возникающий припревышении уровня входного сигнала над питающим напряжением. Поэтому необходимообеспечить первоочередное выключение входных сигналов до отключения напряженияпитания.
Нежелательна подача на входы ЛЭ медленно меняющихся сигналов, так как при этоммогут возникнуть на выходе многократные переключения (дребезг), а такжевозрастает потребляемый ток. В этих случаях применяют элементы, обладающиегестирезисом порога переключения (561ТЛ1).
Умикросхем все свободные входы логических элементов (ЛЭ) должны обязательноподключаться к общему проводу или лог. «1» (зависит от логикиработы). В качестве лог. «1» может использоваться напряжениеисточника питания микросхем. Разработчики серий рекомендуют подключать входы к"+" источника через ограничительный резистор номиналом не менее 1кОм. Резистор защищает входы от импульсных помех по цепям питания, ограничиваяобратный ток через защитные диоды внутри микросхемы (при автономном питании, еслипомехи исключены, его часто не устанавливают). В одном корпусе микросхемы, какправило, находится несколько однотипных ЛЭ — все входы неиспользуемых элементовдолжны быть подключены к общей шине. Если этого не сделать, то будет повышенноепотребление тока, что может приводить к сбоям в работе соседних элементов (былислучаи повреждения микросхемы).
Приизготовлении конструкции цепи питания микросхем выполняются толстымипроводниками, чтобы снизить индуктивность между выводами корпуса микросхем и шинойобщего провода. В цепи питания на печатной плате рекомендуется устанавливатьразвязывающие емкости в виде параллельного соединения двух конденсаторов:низкочастотных (до 20 кГц) из расчета 2, 2 мкФ и высокочастотных (до 2 МГц) израсчета 0, 068 мкФ на каждые 50 микросхем.
Длясогласования МОП микросхем с другими сериями используются преобразователиуровня 176ПУ1...176ПУЗ, 561 ПУ4, 561ЛН2, что исключает сбои в работе (из-заразного быстродействия) и перегрузку выходов (у микросхем ТТЛ серий требования ккрутизне фронта логических сигналов более высокие).
Примонтаже устройств с КМОП микросхемами необходимо принимать меры по защите их отпробоя статическим электричеством. Опасное значение электрического потенциаласоставляет 100 В. Поэтому пайку микросхем лучше начинать с выводов питания изаземленным паяльником
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.radioman.ru