2.6. Микросхемы серии КР1554

В настоящее время промышленность выпускает микросхемы серии КР1554, относящиеся по структуре к группе КМОП. Они практически по всем параметрам превосходят микросхемы ТТЛ и КМОП всех серий, лишь незначительно уступая по задержке переключения наиболее быстродействующим микросхемам ТТЛ.

Микросхемы выполнены в пластмассовом корпусе с числом выводов 14, 16 и 20. Шаг выводов - 2,5 мм. С плюсовым проводом питания всегда соединяют вывод с наибольшим номером, а с общим проводом - вывод с вдвое меньшим номером.

Напряжение питания микросхем серии КР1554 - от 2 до 6 В, параметры нормируют при значениях напряжения питания 3,3 ±0,3 В и 5 В ±10%. Рабочий температурный интервал -45...+85 С. Ток, потребляемый в статическом режиме, по нормам технических условий не превышает 4 мкА для простых микросхем и 8 мкА для микросхем средней степени интеграции; реально он значительно меньше.

Все микросхемы этой серии отличаются очень высокой нагрузочной способностью - при высоком логическом уровне на выходе, напряжении питания 4,5 В и выходном напряжении 3,86 В выходной вытекающий ток не менее 24 мА; при напряжении питания 3 В и выходном напряжении 2,56 В выходной ток не менее 12 мА. Таковы же нормы и на втекающий выходной ток при низком логическом выходном уровне при выходном напряжении 0,32 В для тех же значений напряжения питания.

При напряжении питания 5 В возможна работа микросхем в импульсном режиме на согласованный на конце кабель с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Длительность импульсов при этом не должна быть больше 20 мс, а скважность следует выбирать так, чтобы рассеиваемая мощность не превышала 500 мВт для микросхем в корпусе с 14 или 16 выводами и 600 мВт - с 20 выводами. На нагрузке 50 Ом гарантировано напряжение 3,85 В при высоком уровне и подключении нагрузки к общему проводу, выходное напряжение не превышает 1,1 В при низком выходном уровне и подключении нагрузки к источнику питания микросхемы.

На рис. 279 показаны типовые зависимости выходного напряжения от выходного тока (U1вых для выхода в единичном состоянии, U0вых - в нулевом). Выходное сопротивление элементов при небольших значениях выходного тока равно 8...10 Ом.

Типовая средняя задержка распространения сигнала для простых микросхем - около 4 нс, тактовая частота последовательностных

микросхем достигает 150 МГц. Для сложных микросхем задержка распространения сигнала может доходить до 10...15 нс. Динамические параметры гарантированы при емкости нагрузки 50 пФ, максимально допустимая емкость - 500 пФ.

По функционированию, обозначению и разводке выводов почти все микросхемы серии КР1554 подобны соответствующим серий ТТЛ, есть несколько микросхем - аналогов из традиционных серии КМОП, имеющих отличные от других обозначения, есть оригинальные микросхемы, отсутствующие в других сериях.

В табл. 11 представлены наименование микросхем серии КР1554, их функциональное назначение, число выво-

дов, предельная частота работы последовательностных микросхем этой серии, внутренняя емкость и ссылка на рисунки, на которых приведены их аналоги в ранее рассмотренных сериях.

К оригинальным можно отнести КР1554ИР40 и КР1554ИР41 (рис. 280). По логике работы, разводке выводов, электрическим параметрам они соответствуют микросхемам КР1554ИР22 и КР1554ИР23, но отличаются инвертированием выходных сигналов. Микросхема КР1554ЛИ9 - шесть повторителей входного сигнала - по разводке выводов соответствует К561ПУ8 (рис. 164).

Новый параметр в таблице - внутренняя емкость С , необходимая для расчета потребляемой микросхемами мощности в динамическом режиме. В данном случае потребляемый ток I прямо пропорционален частоте входного сигнала Fвых и внутренней емкости элемента

микросхемы. Кроме того, потребляе мый ток зависит от емкости нагрузки Сн, его можно рассчитать по следующей формуле:Iпот=Uпит(СвнFвх+CнFвых ),

где Uпит - напряжение питания, Fвых -частота выходных импульсов.

В формуле под Сн подразумевается суммарная емкость нагрузки для всех выходов. Если на разных выходах чаcтота импульсов разная, в этой формуле

в скобках для каждого выхода должно быть свое произведение емкости нагрузки на частоту выходных импульсов. Входная емкость, значение которой необходимо учитывать при расчете емкости нагрузки, для всех микросхем равна 4,5 пФ.

На рис. 281 изображена зависимость потребляемого тока от частоты входных импульсов для четырех элементов микросхемы КР1554ЛАЗ, соединенных в последовательную цепь. Выход каждого из первых трех элементов нагружен двумя входами следующего, выход последнего - конденсатором емкостью 9,1 пФ. Напряжение питания - 5 В. Показанная зависимость потребляемого тока от частоты для микросхем серии КР1554 соответствует сумме внутренней емкости и емкости нагрузки 35 пФ (паспортное значение этой суммы - 39 пФ).

На этом же рисунке представлены аналогичные зависимости для микросхем группы ЛАЗ серий ТТЛ и микросхемы К561ЛА7. Из сравнения графиков можно сделать вывод, что устройства на микросхемах серии КР1554 практически всегда будут потреблять меньшую мощность по сравнению с устройствами на микросхемах других рассматриваемых серий.

Повышенную по сравнению с микросхемами серий К555 и КР1533 потребляемую микросхемами серии КР1554

мощность на высокой частоте объясняют меньшим логическим перепадом в микросхемах ТТЛ и, как следствие, необходимостью заряжать внутреннюю емкость и емкость нагрузки до меньшего напряжения, а также меньшими значениями сквозного тока у микросхем ТТЛ.

Микросхемы серии КР1554 можно широко применять вместо соответствующих микросхем серий ТТЛ и совместно с ними и микросхемами структуры КМОП. При управлении микросхемами ТТЛ сигналами микросхем серии КР1554, питающихся от того же источника питания, никаких мер по согласованию применять не требуется. Если же к выходу микросхемы ТТЛ подключен вход микросхемы серии КР1554 (как, впрочем, и любой другой серии КМОП), этот выход следует соединить с плюсовым проводом питания через резистор сопротивлением 2,2...5,1 кОм.

Поскольку микросхемы серии КР1554 обеспечивают малую длительность фронта и спада импульсов независимо от частоты, на

которой работают, необходимо внимательно подходить к разводке печатных плат. Как минусовый, так и плюсовый проводники питания должны иметь максимальную ширину; для общего провода желательно использовать фольгу одной из сторон печатной платы целиком. Не следует скупиться на блокировочные конденсаторы цепи питания - надо устанавливать по одному конденсатору емкостью 0,033...0,047 мкФ на каждые 2-3 микросхемы.

Если нет необходимости в высоком быстродействии, микросхемы серии КР1554 применять нецелесообразно, лучше использовать серию К561 или КР1561. :

Микросхемы серии КР1554 значительно более устойчивы к воздействию статического электричества, чем микросхемы других серий структуры КМОП, однако при их монтаже и эксплуатации следует придерживаться обычных правил работы с такими микросхемами.