Промисловість випускає широкий асортимент логічних мікросхем, що використовують структури метал-окисел-напівпровідник (МОП або КМОП). На їх основі виконані такі поширені серії, як К176 (CD4000), К561 (CD4000A), КР1561 (CD4000B), 564 і 1564 - в дужках вказані імпортні аналогічні серії. Ці мікросхеми відрізняються дуже малим споживанням струму в статичному режимі - 0, 1 ... 100 мкА, високої надійністю і завадостійкістю.
Відмітна особливість серії КР1561 від К561 - наявність буферних елементів на входах і виходах, в результаті чого всі мікросхеми серії мають приблизно однакові вихідні характеристики. Крім того, мікросхеми КР1561 захищені від перевантажень як по входу, так і по виходу (в вихідні ланцюги додані струмообмежувальні резистори), але деякі з елементів даної серії мають менший допустимий діапазон живлячої напруги.
Логіка роботи мікросхем з ідентичними буквено-цифровими позначеннями після номера серії у К176, К561, КР1561, 564 і 1564 однакова (нумерація висновків та ж).
Мікросхеми серії К561 (564, 1561, 1564) є більш сучасними в порівнянні з серією 176 і перевершують їх за всіма параметрами. Крім того, у них більш широкий номенклатурний перелік. Порівняти основні параметри серій мікросхем можна по наведеній таблиці.
Параметр
мікросхеми
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
Uпіт, (В)
5 ... 12
3 ... 15
3 ... 15
3 ... 15
2 ... 6
5
2 ... 6
Серії 564 і 1564 випускаються з планарним розташуванням висновків і відрізняються від інших серій МОП мікросхем меншими розмірами корпусу і підвищеної радіаційною стійкістю (використовуються військовими).
В Останніми роками все більшого поширення набувають серії (74AS.., SN74HC .., SN74HCT .., SN74HCTL.), Створені на базі КМОП-технології і володіють 100% сумісністю з ТТЛ мікросхемами. Це дозволяє у багатьох випадках виконувати пряму заміну ТТЛ на аналоги без змін електричної схеми. Як правило, вони мають менший швидкодією, ніж ТТЛ серії, але і споживають значно меншу потужність.
Розпочато випуск МОП мікросхем серії 1554 (74АС), що володіють підвищеною швидкодією (До 150 МГц). Ця серія повністю сумісна з параметрами і розташуванню висновків при заміні ТТЛ.
Харчування мікросхем може знаходитися в широкому діапазоні: для серії К176 від 5 до 12 В (Номінальна напруга 9 В); для серій К561, 564 +3 ... 15 В, для 1554 +2 ... 6 В.
Діапазон допустимої навколишньої температури для мікросхем серії К176 від - 10 до +70 В° С; К561 і КР1561 від - 45 до +85 В° С; 564 від - 60 до +125 В° С, 1564 і 1554 від - 60 до +125 В° С. Фактично мікросхеми зберігають працездатність в більш широкому діапазоні, але розробники не гарантують в цьому випадку їх паспортні параметри.
Більшість МОП мікросхем застосовуються на частотах до 1 МГц, а деякі елементи серії, наприклад К561ЛН2, К561ТМ2, можуть працювати на частотах до 4 МГц. При використанні мікросхем на гранично допустимій частоті харчування має бути також максимальним (забезпечується більш крутий фронт імпульсів). Збільшення напруги живлення мікросхем також покращує їх перешкодостійкість.
Вихідні рівні мікросхем практично не відрізняються від напруги живлення (лог. "1") і потенціалу загального проводу (лог. "О").
Завдяки високому вхідному опору (RBX> 100 МОм) мікросхеми мають високу навантажувальну здатність Краз> 10 ... 30 (кількість входів, які можна підключити до виходу логічного елемента, обмежується лише ємністю монтажу; при Краз = 10 паразитна ємність навантаження складає Сн = 20 пФ).
Вихідна опір більшості мікросхем при лог. "1" і лог. "О" складає 100 ... 1000 Ом (залежить від напруги живлення).
Надійність роботи пристроїв на логічних мікросхемах залежить і від побудови схеми. Так, наприклад, не можна подавати вхідні сигнали, не подавши харчування, а також неприпустимо перевищення рівня вхідного сигналу над годує напругою (винятком є спеціально пристосовані для цього мікросхеми 561ЛН2 і перетворювач рівня 561 ПУ4). Напруга джерела живлення повинна подаватись раніше або одночасно з подачею вхідних сигналів. Це пов'язано з тим, що у вхідних ланцюгах мікросхем стоять захисні діоди, з'єднані з шинами харчування, і в разі появи напруги на вході (при відсутності живлення) можливе протікання струму по ланцюгу "вхід" - "шина живлення", що допускати не можна.
Пошкодити мікросхему може так званий "тиристорний ефект", що виникає при перевищенні рівня вхідного сигналу над годує напругою. Тому необхідно забезпечити першочергове вимикання вхідних сигналів до відключення напруги харчування.
Не бажана подача на входи ЛЕ повільно мінливих сигналів, так як при цьому можуть виникнути на виході багаторазові перемикання (брязкіт), а також зростає споживаний струм. У цих випадках застосовують елементи, що володіють гестірезісом порога перемикання (561ТЛ1).
У мікросхем всі вільні входи логічних елементів (ЛЕ) повинні обов'язково підключатися до загального проводу або лог. "1" (залежить від логіки роботи). В якості лог. "1" може використовуватися напруга джерела живлення мікросхем. Розробники серій рекомендують підключати входи до "+" Джерела через обмежувальний резистор номіналом не менше 1 кОм. Резистор захищає входи від імпульсних перешкод по ланцюгах харчування, обмежуючи зворотний струм через захисні діоди усередині мікросхеми (при автономному живленні, якщо перешкоди виключені, його часто не встановлюють). В одному корпусі мікросхеми, як правило, знаходиться кілька однотипних ЛЕ - всі входи невикористовуваних елементів повинні бути підключені до загальної шини. Якщо цього не зробити, то буде підвищений споживання струму, що може призводити до збоїв у роботі сусідніх елементів (були випадки пошкодження мікросхеми).
При виготовленні конструкції ланцюга живлення мікросхем виконуються товстими провідниками, щоб знизити індуктивність між висновками корпусу мікросхем і шиною загального проводу. У ланцюзі харчування на друкованій платі рекомендується встановлювати розв'язують ємності у вигляді паралельного з'єднання двох конденсаторів: низькочастотних (до 20 кГц) з розрахунку 2, 2 мкФ і високочастотних (до 2 МГц) з розрахунку 0, 068 мкФ на кожні 50 мікросхем.
Для узгодження МОП мікросхем з іншими серіями використовуються перетворювачі рівня 176ПУ1 ... 176ПУЗ, 561 ПУ4, 561ЛН2, що виключає збої в роботі (через різного швидкодії) і перевантаження виходів (у мікросхем ТТЛ серій вимоги до крутизні фронту логічних сигналів більш високі).
При монтажі пристроїв з КМОП мікросхемами необхідно вживати заходів щодо захисту їх від пробою статичною електрикою. Небезпечне значення електричного потенціалу становить 100 В. Тому пайку мікросхем краще починати з висновків харчування та заземленим паяльником
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту .radioman.ru
