\ в потенциальных элементах входные и выходные двоичные переменные кодируются различной величиной электрического потенциала. Для потенциальных элементов часто применяют понятия положительной и отрицательной логики, отражающие принятый способ кодирования двоичных переменных для каждой конкретной серии элементов. Так, для транзисторно-транзисторных логических (ТТЛ) элементов под положительной логикой понима-егся кодирование „1" высоким потенциалом и „О" низким потенциалом, а под отрицательной логикой - кодирование „1" низким потенциалом, „О" - высоким потенциалом.

В любом виде документации на логические элементы понятия положительной и отрицательной логики должны быть строго определены во избежание иедоразу-меиий при проектировании и особенно при стыковке различных узлов, зачастую выполненных на различных сериях элементов.

В импульсно-потенциальных элементах на входы элементов могут подаваться как потенциальные уровни, так и электрические импульсы, причем выходные сигналы, как правило, имеют импульсный характер. Деление сигналов на импульсные и потенциальные относительно. В настоящее время принято тип сигнала определять через длительность такта, зависимую от частоты тактового генератора цифрового устройства. Импульсный сигнал - сигнал с длительностью меньше длительности такта. Потенциальный сигнал - сигнал с длительностью не меньше длительности такта.

В фазовых элементах применяются сигналы в виде синусоидальных яапряжений, а значения „1" и „О" двоичных переменных кодируются фазой синусоидальных напряжений относительно опорного напряжения. Фазовый принцип кодирования двоичных переменных применяется, как правило, в устройствах аналого-цифрового типа.

; Способ кодирования информации определяет не только специфику построения той или иной системы элементов, но и ее основные параметры. Например, по уровню мощности рассеяния на первом месте стоят потенциальные элементы, а на последнем - импульсные; потенциально-импульсные элементы занимают промежуточное место. С развитием микроэлектронных логических схем из-за сложности построения схем.на импульсных элементах, требующих в ряде случаев наличия трансформаторов и конденсаторов, широко используются потенциальные элементы.

В импульсных схемах при повышении быстродействия усложняется синхронизация сигналов, поскольку смещение их во времени может привести к ложному срабатыванию. В схемах на потенциальных элементах нет специальных преобразований формы сигналов, кодирование основано на установлении уровней, отсутствуют жесткие требования к синхронизации, что в целом обусловливает их высокую надежность.

Рис. l.I. Зоны уровней сигналов для ТТЛ-элемента:

А - допустимых значений уровней U при отсутствии динамических и статических помех; В - допустимых значений уровней U° прн кратковрё-

допустимых значений уровней

Независимо от способа кодирования информации в любых схемах должен соблюдаться принцип совместимости входных и выходных сигналов, означающий, что ориентировка уровней „О" и „1" для них должна совпадать в определенной зоне значений, отображающих «1» и «О» (рис. 1.1). В сложных цифровых устройствах элементы соединены так, что выход каждого элемента работает на один или несколько входов других элементов и в том числе на свои собственные входы.

Из рис. 1.1 видно, что напряжения [/" меньше -0,7 В и больше -1-5,5 В недопустимы (аварийны), так как могут вывести элемент из строя; напряжения U° больше -1-0,45 В недопустимы, так как не будут обеспечены требования ломехо-устойчивости (зона Л); напряжения f/ меньше Н-2,4 В недопустимы, так как не будут обеспечены требования помехоустойчивости (зона Е). В зоне В показана статическая помеха, изменяющая уровень U° на время, равное длительности такта Г, а в зоне D - динамическая (импульсная) помеха, изменяющая уровень [/ на время, значительно меньшее длительности такта Т.

Сплошной линией на рисунке показан характер изменения сигналов в схемах на элементах ТТЛ-типа при типовых значениях и° и U при наличии динамической и статической помех.

Принцип совместимости входных и выходных сигналов должен выполняться при воздействии на элемент нагрузок и дестабилизирующих факторов, количество и параметры которых определяются техническими условиями на элементы. К дестабилизирующим факторам относят изменение питающих напряжений, разброс параметров и характеристик компонентов, изменение температуры окружающей среды, наличие электромагнитных излучений, механические воздействия и т. п.

По виду реализуемой логической функции основные логические элементы условно разделяют на элементы одноступенчатой логики, реализующие функции И, ИЛИ, НЕ, И - НЕ, ИЛИ - НЕ, и на элементы двухступенчатой логики, реа-

менном воздействии динамических или (и) стати-пор- ~ допустимых значений уровней U при

ческих помех: С-

кратковременном воздействии динамических или (и) статических помех; £ -допустимых значений уровней при отсутствии динамических и статических помех

™ющие функции И -ИЛИ, ИЛИ -И, И -ИЛИ -НЕ, ИЛИ -И -НЕ, И-ИЛИ-И и т. п.

По типу принципиальной электрической схе-базового элемента в серии элементы разделяют на элементы ТТЛ-типа (транзисторно-транзисторная логика), ТЛПТ-типа (транзисторная логика на переключателях тока), или, что то же самое, ЭСЛ-типа (эмиттерно-связанная логика), ИЛ-типа (интегральная инжекционная логика), на МДП- и КМДП-структурах.

В цифровых устройствах наиболее широко используются элементы ТТЛ-, ТЛПТ- (ЭСЛ-), МДП-, КМДП- и ИЛ-типов. Элементы ТТЛ-, ИЛ-, МДП- и КМДП-типов являются- базовыми при разработке интегральных схем средней, большой и сверхбольшой интеграции (дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, регистры, микропроцессорные наборы и т. п.).

§ 1.2. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Контролировать характеристиг и параметры в интегральных элементах невозможно путем измерения параметров их отдельных компонентов.

Параметры интегральных элементов могут быть определены только по входным, передаточным и выходным характеристикам.

Существующие методы определения параметров интегральных элементов основываются на выполнении функционального контроля и параметрических измерений. Для логических элементов под функциональным контролем подразумевается процедура определения вида переключательной функции, которую реализует логический элемент, а под параметрическими измерениями -процедура определения индивидуальных значений параметров элемента, таких, как уровни „1" и „О", входные и выходные токи и т. п. Именно по результатам параметрических измерений делается вывод о пригодности к использованию данного логического элемента.

Работоспособность логического элемента - правильная передача информационных сигналов при одновременном выполнении заданных техническими условиями требований к числовым значениям параметров.

Для элемента, имеющего Коь логических входов, к выходу которого может быть подключено /Сраз нагрузок, для каждой харак-теристики существует 2 об раз варианта построения, где /Соб - "-Коэффициент объединения по входу; /Сраз - коэффициент разветвления по выходу. Очевидно, что стремление использовать все эти варианты бессмысленно, а следовательно, целесообразно выбрать щ них такие, которые наиболее удобны и для разработчика