Пояснения к микросхемам 155 (555) серии

Микросхемы серий К 155 (555)

Общие сведения

У нас в стране обширна номенклатура выпускаемых интегральных микросхем. Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р-nпереходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в 4...5 раз.

Дальнейшее развитие микросхем серий ТТЛ - разработка микросхем серии КР1533. Основное эксплуатационное отличие их от схем серии К555 - в 1.5...2 раза меньше потребляемая мощность при сохранении и повышении быстродействия.

Средняя задержка распространения элементов микросхем серии К155, К555, КР1533 примерно 15...20 нс. В случаях, когда требуется более высокое быстродействие, используют микросхемы серии КР531. Для сравнения основных параметров в табл. 1 приведены значения средней потребляемой мощности Рср и средней задержки tз.ср распространения микросхем ТТЛ указанных серий, а также стандартные значения входных Iвх и выходных Iвых токов и нагрузочной способности N указанных серий микросхем. Некоторые микросхемы допускают большие выходные токи и имеют большую нагрузочную способность, чем указано в табл. 1. Часть микросхем (особенно серии КР531) также имеют отличные от стандартных входные токи. Эти отличия специально указаны далее.

Стандартные выходные уровни лог. 1 составляют 2,4...2,7 В, лог. 0 -0,36...0,5 В.

Напряжение питания микросхем серий ТТЛ 5 В +-5%, для серии КР1533 допуск на напряжение питания +-;10%.

Микросхемы выпускают в пластмассовых корпусах с 8, 14, 16, 20, 24, 28 выводами, температурный диапазон их работоспособности:

-10...+70 °С. Часть микросхем серий К155 и К555 выпускают в керамических корпусах (их обозначение КМ155 и КМ555), температурный диапазон работоспособности таких микросхем -45...+85 °С.

На рис. 1 приведены зависимости выходного напряжения от входного для инвертирующих логических элементов упомянутых серий микросхем при температуре +20 С. Поскольку за порог переключения принимается входное напряжение, при котором выходное равно ему, его нетрудно найти по приведенным зависимостям как точку пересечения с прямой Uвых = Uвх. Из рисунка видно, что микросхемы серии КР1533 имеют наибольший порог переключения - 1,52 В и, как следствие, наибольшую помехоустойчивость.

Рассматриваемые серии имеют в своем составе однотипные микросхемы с совпадающими после номера серии цифробуквенными обозначениями. Логика работы однотипных микросхем, за редким исключением,

отмеченным далее, совпадает. Микросхемы серии КР531 ранее не имели в обозначении буквы <Р>, а имели в конце обозначения букву <<П>>, например К531ЛАЗП.

Пояснения к микросхемам 155 (555) серии

Таблица 2.

1		Микросхема 555СП1. Четырехразрядный компаратор принимает для анализа два 4-х разрядных слова А0-А3 и В0-В3. Три входа I(A<B), I(A=B), I(A>B) нужны для наращивания, т.е. увеличения емкости компаратора. Компаратор имеет три выхода результатов анализа A<B, A=B, A>B.
2		Микросхемы 155ЛН4, 155ЛП4 Буферный элемент (усилитель) без инверсии.   .
3		Микросхемы 155ЛН1, 155ЛН2,155ЛН3, 155ЛН5 Буферный элемент(усилитель) с инверсией.   .
4		Микросхема 155ЛН6 Инвертор с входом Е0 разрешения по выходу Y1. При отсутствии разрешения выход Y1 имеет третье Z –состояние (Rвых = ∞ ).   .
5		Микросхема 155ЛП7.   Инвертор с входом ЕI разрешения по входу I1. При отсутствии разрешения вход I1 имеет третье Z –состояние (Rвых = ∞ ).
6		Микросхема 155АП3.   Буферный усилитель, имеющий гистерезисные пороги срабатывания (пороги триггера Шмитта.)
7		Микросхема 155АП6.   Двунаправленный шинный усилитель с тремя состояниями выходов.
8		Микросхема 155ИП7.   Двунаправленный шинный усилитель с тремя состояниями выходов. Усилитель имеет входные пороги как у триггера Шмитта.
9		RS-триггер (защелка)
10		Микросхема 155ТМ2.   D-триггер.
11		3-х входовой «Исключающее «ИЛИ» с инверсией (элемент равнозначности с инверсией)
12		Микросхема 155ТЛ3.    Элемент «И-НЕ» с гистерезисной передаточной характеристикой триггера Шмитта.
13		Восьмивходовой элемент «И-НЕ» с входом разрешения по выходу (с третьим Z-состоянием).
14		Микросхема 155ЛР4 . Элемент «И/ИЛИ-НЕ».
15		Микросхема 155ТВ1.   JK-триггер (мастер-помощник). Триггер имеет инверсные входы сброса R и установки S. Каждый из входов J и K снабжен трехвходовым логическим элементом И, у триггера есть тактовый вход С (стробирование выхода по заднему фронту С-входа) и комплементарные выходы Q и Q(инв.).
16		Микросхема 155ИР1 Четырехразрядный универсальный регистр, имеет последовательный вход данных S1 и тактовый вход С1, параллельные входы D0-D3 и тактовый вход C2, вход последовательной или параллельной загрузки PE.   .
17		Микросхема 155ИЕ4.   Четырехразрядный двоично-десятичный счетчик делитель на 2, 6, 12.  Вход С0 -Q0 – деление на 2. Вход С1 - Q1 и Q2 –деление на 3, Q3 – деление на 6
18		Микросхема 155ИД3.   Дешифратор, позволяющий преобразовать 4-х разрядный код в напряжение низкого уровня на одном из 16-ти выходов, имеет два входа разрешения дешифрации Е0(инв.) и Е1(инв.).
19		Микросхема 155ИЕ6   Четырехразрядный реверсивный двоично-десятичный счетчик. Имеет входы на уменьшение и увеличение содержимого счетчика, а так же выходы переноса на увеличение и уменьшение. Входы D0-D3 предназначены для установки счетчика по низкому уровню на входе РЕ. .
20		Микросхема 155ИД7   Высокоскоростной дешифратор – демультиплексор, преобразующий трехразрядный код А0-А2 в напряжение высокого уровня, появляющийся на одном из восьми выходов. Дешифратор имеет 3-х входовй логический элемент разрешения .
21		Микросхема 555ИВ3   Приоритетный шифратор. Принимает напряжения логических уровней по 9-ти входам I1-I9 и генерирует выходной двоично-десятичный код на выходахА0-А3. Более высокий приоритет у старших разрядов.
22		Микросхема 155КП1.   16-входовой цифровой мультиплексор. Позволяет с помощью четырех адресных входов выбора S0-S3 передавать с инверсией данные, поступающие на один из входов I1-I16 в выходной провод Y.
23		Микросхема 155КП2.   Два четырехвходовых мультиплексора, имеющие адресные входы выбора S0 и S1 и разрешения на выход
24		Микросхема 155ИМ3.   Сумматор. Складывает два четырехразрядных слова плюс входной перенос.
25		Микросхема 155РП1.   Матрица памяти с раздельным доступом по чтению и записи. Имеет 16 ячеек и позволяет хранить 4 слова по 4 бита каждое.
26		Микросхема 155РУ2.   Высокоскоростное ОЗУ с емкостью 64 бит (16х4)
27		Микросхема 155ПР7   Преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный. Его основа - запоминающая матрица ПЗУ.   .
28		Микросхема 155ПР6   Преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный. Его основа - запоминающая матрица ПЗУ.   .
29		Микросхема 531ИП5П.   Девятиразрядная схема проверки на четность входного кода.
30		Микросхема 155АГ1   Одноканальный ждущий мультивибратор. Формирует калиброванные импульсы по переднему или заднему фронту с регулируемой длительностью с помощью R-С –элементов.   .
31		Микросхема 155ГГ1.   Генератор, управляемый напряжением. Выходная частота зависит от напряжения поданного на вход управления Uуч. Для фиксированной частоты можно подключить конденсатор или кварцевый резонатор.

В табл. 2 приведены обозначение большинства рассматриваемых микросхем, функциональное назначение, число выводов корпуса, средняя потребляемая мощность, средняя задержка распространения сигнала и номер рисунка, на котором приведено графическое обозначение микросхемы.

В функциональном назначении буквы означают: OK - микросхемы

имеют выход с открытым коллектором, ОЭ - с открытым эмиттером, Z - выходы могут переводиться в высоко-импедансное состояние.

При разработке принципиальных схем различных устройств всегда возникает вопрос: что делать с- неиспользуемыми входами интегральных микросхем. Если по логике работы на вход необходимо подать лог. 0, то его соединяют с общим проводом, если лог. 1 - возможны варианты. Во-первых, неиспользуемые входы микросхем серии К155 можно никуда не подключать, то есть подпаивать к контактной площадке минимальных размеров, к которой (это важно) не подключены никакие проводники. Но при этом несколько уменьшается быстродействие микросхем. Для микросхем серий К555, КР531, КР1533 оставлять входы неподключенными не допускается. Во-вторых, возможно подключение неиспользуемых входов к используемым входам того же элемента, но это увеличивает нагрузку на микросхему-источник сигнала, что также снижает быстродействие. В-третьих, можно подключать неиспользуемые входы микросхем серий К155 и КР531 к выходу инвертирующего элемента, входы которого при этом надо соединить с общим проводом. Наконец, можно объединять неиспользуемые входы микросхем этих серий и подключать их к источнику питания +5 В через резистор сопротивлением 1 кОм (до 20 входов к одному резистору). Входы микросхем серий К555 и КР1533 можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно.

Недопустимо подключать ко входу микросхемы проводник, который во время работы может оказаться неподключенным к выходу источника сигнала, например при управлении от кнопки или переключателя, так как это резко снижает помехоустойчивость устройства. Такие проводники следует подключать к источнику +5 В через резистор сопротивлением 1 кОм (до 20 входов к одному резистору). Входы микросхем серий К555 и КР1533 можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно.

На печатных платах с использованием микросхем серий К155, К555, КР1533 необходима установка блокировочных конденсаторов между цепью +5 В и общим проводом. Их число определяется одним, двумя конденсаторами емкостью 0,033...0,15 мкВ на каждые пять микросхем. Конденсаторы следует располагать на плате по возможности равномерно. Их следует также установить рядом со всеми микросхемами с мощным выходом (например, К155ЛА6) или с потребляемой мощностью более 0,5 Вт.

Микросхемы серий КР531 требуют особого внимания при разводке цепей питания и общего провода. При изготовлении промышленныхустройств на микросхемах этой серии используют многослойные печатные платы, один из слоев используют в качестве общего провода, другой - в качестве шины питания. Если используют двухслойные платы, шины питания и общего провода выполняют навесными в виде латунных полос шириной около 5 мм, керамические блокировочные конденсаторы емкостью 0,047...0,15 мкФ подпаивают непосредственно к этим шинам (один конденсатор на одну, две микросхемы). В радиолюбительских условиях можно одну сторону печатной платы использовать под общий провод, другую - под сигнальные цепи и под провод питания, конечно, при этом придется устанавливать много перемычек и к каждой микросхеме блокировочный конденсатор.

Как правило, напряжение питания микросхем подводят к выводу с максимальным номером, общий провод - к выводу, номер которого вдвое меньше. Случаи исключения из этого правила приведены в табл. 3.

Микросхемы серий К555 и КР1533 можно применять вместо однотипных микросхем серии К 155 и совместно с ними, при этом следует иметь в виду, что их нагрузочная способность на микросхемы серии К155 составляет 5. Микросхемы серии КР531 следует применять только в случае необходимости высокого быстродействия, так как они создают большой уровень помех, к которым особенно чувствительны микросхемы серии К555, и потребляют большую мощность.

Цифровые микросхемы по своим функциям делятся на два больших класса - комбинационные и последовательностные. К первому относятся микросхемы, не имеющие внутренней памяти (состояние выходов этих микросхем однозначно определяется уровнями входных сигналов в данный момент времени). Ко второму - микросхемы, состояние выходов которых определяется не только уровнями входных сигналов в данный момент времени, но и последовательностью состояний в предыдущие моменты времени из-за наличия внутренней памяти.

К комбинационным относятся простые логические микросхемы И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ, более сложные элементы - дешифраторы, мультиплексоры, сумматоры по модулю 2, полные сумматоры, преобразователи кодов для семи-сегментных и матричных индикаторов, шифраторы, программируемые постоянные запоминающие устройства, преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный и обратно, однонаправленные и двунаправленные буферные элементы, мажоритарные клапаны, триггеры Шмитта, которые, однако, имеют внутреннюю память и могут быть отнесены и к последовательностным микросхемам, а также некоторые другие.

К последовательностным микросхемам относятся триггеры, счетчики, сдвигающие регистры, оперативные запоминающие устройства и некоторые другие микросхемы.

Ждущие мультивибраторы нельзя отнести однозначно ни к одному из упомянутых классов, так как внутренняя память этих микросхем помнит изменение входных сигналов ограниченное время, после чего состояние выходов микросхемы ни от чего не зависит. То же самое относится и к генераторным микросхемам.