Модуль лічильника – коефіцієнт перерахунку. Для звичайних десяткових лічильників дорівнює М=2n, де n – кількість тригерів. Якщо n=4 то це означає, що через 16 циклів тригери перйдуть в нульовий стан Таблиця істинності лічильника С Q4 Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
0 0 0 0 1
1 0 0 1 0
0 0 0 1 0
1 0 0 1 1
JK-тригер
Таблиця істинності JK- тригера R C J K Qt+1
0 X X X 0
1 0 0 0 Qt
1 0 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 1 Not Qt
1 1 x x Збер
ІМС на основі емітерно-зв’язаної логіки (ЕЗЛ) Це технічна група на біполярних транзисторах, що визначається великою швидкодією Основні риси: немає залежності споживання потужності від частоти переключення
Принцип
Uп = U` - U0 = 0,9В Вхідний каскад – диференціальний підсилювач, що працює у режимі, коли струм протікає або через 1 транзистор, або через інший (2 транзистори не можуть бути насичені ). Якщо на Х1, або Х2 – „1”, то VT2 – відкритий, а VT3 – закритий. Тоді буде спад напруги – 1В, яка потрапляє на базу VT6, який працює в режимі емітерного повторювача. Тобто на прямому виході „1” (-0,88) на інверсному „0” (-1,7В). Щоб у емітерному колі не ставити великі опори, то створюється спеціальні ІМ з набору резистор та конденсатор. Резистині збірки мають такі значення опорів: 57, 75, 100 Ом. Але тоді виникає велике споживання потужності: Ur= -28 (крайня мінімальна межа) На швидких елементах впливає паразитна ємність: 1пк – 10пкФ. Чим вона більша тим повільніший будуть працювати елементи – великий час затримки. Елемент не насичується, невисокий логічний рівень, швидке переключення – висока швидкодія. Основні характеристики: Передавальна Вхідна Вихідна
Вихідна характеристика На виході знаходяться 2 емітерних повторювача, що знаходяться завжди в протилежних станах – один закритий, інший відкритий. На них не відбувається збільшення потужності
Комплементарні метало-окисні напівпровідники і їх технологічна група Степені інтеграції мікросхем. К=LgN – степінь інтеграції, де N-кількість елементарних елементів на кристалі. Малі: N = 10 -> K = 1 N = 100 -> K = 1 Середні: N = 103 -> K = 1 N = 104 -> K = 1 Великі: N = 105 -> K = 1 N = 106 -> K = 1 КМОН складається з 2 транзисторів протилежних за провідністю. Коли на 3 є „1” між С і В створюється канал, по якому може протікати струм, який в свою чергу закриває р-п-р транзистор. Якщо з „0” – транзистор п-р-п закривається, то р-п-р – відкривається. Паралельні діоди згорять якщо поміняти полярність напруги живлення. Основні особливості схем КМОН: Високий вхідний опір (1010Ом і більше) Високий коефіцієнт розгалуження Низький вихідний опір в порівнянні з вхідним Рівні логічних 0 та 1 ТТЛ та КМОН
ІМС КМОН працюють в широкому діапазоні напруг живлення (3-15В) Висока завадостійкість. В залежності від вхідної напруги змінюється завадостійкість.
Практично незалежність основних параметрів ІС від дестабілізуючих факторів (для температури та навантаження). Діапазон робочих температур: -60+125С Напруга живлення впливає на завадостійкість і швидкодію (при збільшенні Еж збільшується швидкодія елемента КМОН) Основні характеристики КМОН Передавальна Вхідна характеристика Вихідна характеристика
Чим більший струм на вході – тим більший спад напруги. Серії ІМС типу КМОН 176, 561, 564, 1561, 1564 Функціональний склад: ЛА7, ЛА8, ЛА9 ЛА7 (176)
Підложки р-каналу транзистора підключені до найдільшого потенціала схеми, а п-каналу – до найменшого. ЛЕ5, ЛЕ6, ЛЕ10
Для ЛА7, якщо на Х2= „1” (відкритий п-канал та закритий р-канал) то 2 послідовно закриті канали на виході забезпечують „0”. Для ЛЕ5, коли на виходах „0”, то закриваються п і р-канали транзистора і на виході „1”. Для логічних МС КМОН всі виходи мають бути задіяні. Якщо ні. То вихід має бути підключений до загального, або до живлення. Основні характеристики системи пам’яті Статичні: Ємність – визначає максимальну кількість біт інформації, що може зберігатися Ширина вибірки (розрядність) – кількість інформації, що записується/читається за одне звернення. час звертання – визначається з моменту подання в пристрій сигналів запису/читання до моменту, коли закінчуються всі дії, які пов’язані з виконанням операцій і пристрій буде готовий виконувати наступну операцію. Час звертання - тривалість циклу звертання до ЗП. Швидкість обміну інформацією між ЗП та іншими пристроями визначається числом біт, яке передається за одиницю часу. Діапазон допустимих температур: Існує 3 діапазони: Та 0..75С – для оперативної пам’яті Тв -60..725С – для зберігання інформації Тс -65..160С – з відключення напруги живлення Споживання енергії: режим пасивного зберігання інформації (резервний режим) активний режим, коли операції запису/читання відбуваються з номінальною швидкістю Кристали динамічної пам’яті в резервному редимі споживають в 10 разів менше енергії ніж в активному. Масогабаритні та механічні характеристики Динамічні характеристики
tc0 – час інтервальної затримки сигналів даних, які читаються від моменту подання сигналу CS tA0 – затримка сигналу читання даних від моменту встановлення адреси tRC – затримка вихідного сигналу після зняття CS. Запам’ятовуючі пристрої довільної вибірки По принципу дії вони поділяються на 2 класи: Статичні, що можуть виконуватися на будь-якій технології Динамічні, виконуються лише по МОН-технології По принципу побудови пам’ять поділяється на: із словарною організацією із матричною організацією
Пам’ять із словарною організацією: М=2n*m Де m – розрядність даних N – кількість млів, що формується на вихідному дешифраторі РА – регістр адрес D – дешифратор ЗЕ – запам’ятовуючий елемент ПЧТ – підсилювач читання ВхРД – вхідний регістр даних Вихід – вихідний регістр даних Після дешифрації збуджується один з виходів цього дешифратора, який потрапляє на вхід ЗЕ цілого рядка. При читанні спрацьовує ПЧТ та інформація, що зберігається в цьому рядку фіксується у вих РД. В операції запису на вибраній словарній лінії ЗЕ по бітовим лініям подають сигнали від формувачів, зв’язаних з вхідним регістром даних. Слова з Вхід записуються у ЗЕ вибраного рядка. Як правило в ІМС вхідні і вихідні РД об’єднуються і через 2-напрямлені буферні елементи під’єднуються до ШД системи. Пам’ять з матричною організацією
Якщо довжина слова більша 1 біту, то на кристалі розташовують кілька матриць із загальними колами від дешифратора адрес. Елементи мікросхем оперативної пам’яті Елемент на біполярних транзисторах
Ічит – струм читання
Аі – адрес і-го елемента Uа – напруга, що подається на адресну шину. На розрядну шину Рі подають опорну напругу, яка є загальною для всіх ЗЕ. Співвідношення між Uоп і Uр при наявності Ua визначає режим роботи запам’ятовуючого елементу: режим зберігання, запису та читання. Режим зберігання Ua < (Uоп = Uр) Схема знаходиться з однаковою стійкістю станів: VT2 відкритий і струм протікає по емітеру 1 відритого транзистора, а по емітеру 2 обох транзисторів струм не протікає. Режим читання VT2 відкритий і струм протікає в його емітер. Щоб транслювалась інформація в розрядну шину Рі необхідно перемкнути струм емітеру, тобто закрити схему по емітеру VT1 і відкрити VT2, залишивши поперелній стна транзистора. Напругу на адресній шині треба зробити рівною: Ua > (Uоп = Uр), тоді струм через емітер 2 перейде в Рі. Наявність струму в шині відповідає читанню „1”, а відсутність „0”. Умови режиму запису залежать від стану. В якій по Рі необхідно подати Uр>Uоп, зберігаючи Uа>Uр. При цьому тригер переходить в швидкий стан (VT2 закрито, а VT1 відкритий). Для запису в ЗЕ „1” на виході Рі необхідно подати Uр<Uоп і забезпечити Uа>Uоп. Усі елементи мають високу швидкодію (tсер = 10..70нс), та досить мале споживання потужності. ЗЕ на МОН-транзисторах
ЗЕ на КМОН транзисторах
БЛ – бітові лінії, СЛ – словарні лінії Динамічні ЗЕ
Якщо на VT „1” – запис інформації в СЛ, якщо ні VT „0” – читання інформації з СЛ. Головний недолік динамічного ЗЕ – конденсатор має особливість, його розряд з часом зменшується, і тому потрібно виконувати його регенерацію. Переваги – динамічні ЗЕ – прості і дозволяють будувати на їх основі ВІС Елементи ПЗП
на діоді на МОН-транзисторі К155РЕ5
Репрограмовані ПЗП РПЗП – це такі, в яких МПС виконується лише операція читання, але дозволяється стирання інформації, що в ній зберігається і запис нової. РПЗП виконує лише на МОН транзисторах. Наявність або відсутність заряду визначається лише включенням або виключенням транзистора, оскільки існують різні порогові напруги для включення і виключення. РПЗП випускається у вигляді матриць. NМОН – транзистори, в яких мож. вентилазація затвору, та ізолюючий діелектрик – тонкий шар нітро-кремнію.
При програмуванні на високих потенціалах електрони скупчуються на NSi і створюють не пропускний шар і транзистор встановлюється відкритий стан, а якщо цих електронів нема – транзистора закритий. Uз – напруга на затворі Іс – струм NSi має властивість захоплювати та тривалий час зберігати електричні заряди. Коли З подає високовольтний імпульс, що перевіряє критичний рівень В захоплює заряд в залежності від амплітуди і тривалості програмуючого імпульсу. Для стирання інформації достатньо додати імпульс протилежної полярності. В залежності від наявності заряду NMOH має більшу або меншу порогову напругу, тому для читання інформації достатньо подати сигнал амплітуда якого знаходиться між 2 пороговими рівнями. Перевага: Програмні імпульси, що подаються на З ізольовані від кола С-В, що дозволяє програмувати РПЗП без зняття МС з плати. В даних РПЗП допускається ре програмування окремих слів РПЗП з УФС Основним елементами таких РПЗП є МОН-транзистори з лавинною інжекцією і ізольованим затвором. Затвор у колі з SiO2 розташовані у колі діелектрика і немає зовнішнього виводу. При відсутності заряду на транзисторі він є виключеним. При подачі на С – 30В р-п-р перехід зміщується у режим лавинного пробою і електронного пробою з великою плаваючою енергією. Величина заряду залежить від амплітуди і часу програмного імпульса. Після зняття зовнішього кола поволить себе так, ніби на його коло подається зовнішня напруга – включений стан. Оскільки З немає зовнішнього виводу, то зняти заряд електричного імпульсу неможливо, а лише за допомогою УФС або рентгенівських променів. При цьому викликається фотострум від З до підложки і МС повертається у незалежний стан, при якому всі транзистори виключені.
К155РУ5 (256слів Х 1розряд) V1 V2 V3 W|R Di D0 Режим
Х Х 0 Х Х 1 Зберіг
0 0 1 0 1 1 Запис 1
0 0 1 0 0 1 Запис 0
0 0 1 1 Х Прямий код Читання
Комп’ютерні пристрої Бувають комбінаційні і послідовні. Комбінаційні складаються з логічних елементів. Послідовні мають пам’ять. Демультиплексори та дешифратори DMX – пристрій, призначений для передачі інформації з інформаційних входів на вихід, що визначається адресою. Є аналогом електромеханічного перемикача. Якщо входів m, то адресних входів n =Log2M, або m=2n
