Современные логические элементы и цифровые устройства выполняютcя на основе интегральных микросхем и обычно используют положительную логику.

Параметры, соответствующие размерности напряжения:

- напряжение питания U_П;

- напряжение соответствующее логическому ² 0²;

- напряжение соответствующее логической ² 1²;

- логический перепад напряжений DU= U¹ -U⁰.

При позитивной логике низкий уровень напряжение U⁰ соответствует логическому 0, а высокий уровень U¹- логической 1 в соответствии с

рисунком 3.2.

Рисунок 3.2- К определению параметров, имеющих размерность напряжения

Параметры, имеющие размерность тока:

- I⁰_ВХ- входной ток, соответствующий логическому 0 на входе;

- I¹_ВХ- входной ток, соответствующий логической 1 на входе;

- I⁰_ВЫХ- допустимый выходной ток, соответствующий логическому 0 на выходе;

- I¹_ВЫХ – допустимый выходной ток, соответствующий логической 1 на выходе;

- I⁰_ПОТР- ток потребляемый микросхемой, соответствующий логическому 0 на выходе;

- I¹_ПОТР- ток потребляемый микросхемой, соответствующий логической 1 на выходе.

Токи, втекающие в микросхему, считаются положительными в соответствии с рисунком 3.3, вытекающие – отрицательные.

Рисунок 3.3 – К определению параметров, имеющих размерность тока

Мощности потребления микросхемой при нулевом и единичном состоянии на выходе и средняя мощность потребления.

Р⁰_ПОТР= I⁰_ПОТР× U_ПИТ, Р¹_ПОТР= I¹_ПОТР× U_ПИТ, Р_{ПОТР СР} =(Р⁰_ПОТ +Р¹_ПОТР)/2

Время задержки распространения из 0 в 1 - t⁰¹_{ЗД Р} и время задержки распространения из 1 в 0 - t¹⁰_{ЗД Р} определяются в соответствии с рисунком 1.4.

Рисунок 3.4- К определению параметров, имеющих размерность времени

А также среднее время задержки распространения .

Помехоустойчивость. Типичные характеристики прямой передачи имеют вид в соответствии с рисунком 3.5. Характеристики имеет три явно выраженных участка: Ι – соответствующий состоянию логической единице на выходе U_ВЫХ=U¹, II - соответствующий состоянию логического нуля U_ВЫХ=U⁰ и III – промежуточное состояние. Значение входного напряжения U_ВХ, соответствующие границам участков, называются порогами переключения U¹⁰_П и U⁰¹_П, область III между порогами – зоной неопределенности. Если на входах элементов установлены логические уровни U⁰ и U¹, то при поступлении положительной помехи

(3.15)

для инвертирующего элемента или

(3.16)

для неинвертирующего элемента и отрицательной помехи

, (3.17)

(3.18)

соответственно, происходит переключение, непредусмотренное нормальным логическим функционированием. В схеме происходит сбой, т.е. ложное изменение информации на выходе: 0 вместо 1 или наоборот.

Инвертирующий элемент Неинвертирующий элемент

Рисунок 3.5 – Характеристики прямой передачи и определение помехоустойчивости

Максимально допустимая величина помехи, не вызывающая сбоя в цифровой схеме, называется помехоустойчивостью и определяется выражениями (3.15) – (3.18). Чтобы одновременно получить достаточно высокие значения и следует использовать такие схемы, в которых средний порог переключения располагается приблизительно посередине между U⁰ и U¹, а также зона неопределенности III должна быть минимальная.

Энергия переключения используется при сравнении различных типов ИМС Е _П= Р _{ПОТР СР} × t _{ЗД Р СР}.

Характеристики ЦИМС:

- входная характеристика I _ВХ= f (U _ВХ);

- характеристика прямой передачи U _ВЫХ= f (U _ВХ);

- выходная характеристика I _ВЫХ= f (U _ВХ).

Характеристики будут приведены при рассмотрении конкретных ЦИМС.

3.4 СЕМЕЙСТВА ЦИФРОВЫХ ИМС

В зависимости от типа применяемых элементов и особенностей