Перешкодостійкість логічних елементів
В реальних умовах на будь-яку цифрову схему діють імпульсні перешкоди зовнішнього та внутрішнього походження. При певному рівні перешкоди на вході логічного елемента може статися помилкове спрацьовування останнього (хибний перехід з 0 в 1 або навпаки), що для цифрових систем є вкрай небажаним явищем, оскільки порушення навіть одного двійкового символу в цифровому коді виключає повністю закладену в ньому інформацію. Забезпечення стійкості до перешкод є складним завданням, оскільки реакції логічного елемента на зовнішні і внутрішні перешкоди, а також на перешкоди різної тривалості можуть бути різні. Вплив перешкод тим менше, що більший логічний перепад між низьким і високим рівнем, т. е. що більше напруга джерела живлення. Рівні внутрішніх перешкод, які є наслідком перехідних у схемі, навпаки, пропорційні рівню логічного перепаду. Якщо тривалість імпульсу перешкоди значно менше тривалості перехідного процесу елемента, її вплив практично нічого очікувати позначатися. Перешкоди з малою тривалістю («голки») ефективно усуваються шунтуванням ланцюгів живлення високочастотними конденсаторами, тому розглянемо вплив статичної (повільної) перешкоди.
Основною статичною характеристикою ЛЕ є передатна характеристика - залежністьUвих від напруги на одному з входів при постійних напругах на інших входах, рівнихU0 абоU1 , Залежно від типу ЛЕ. На рис. 3.11 представлені передатні характеристики інвертуючого (НЕ, І-НЕ, АБО-НЕ та ін) та неінвертуючого (І, АБО, та ін) логічних елементів.
Мал. 3.11. Передавальні характеристики ЛЕ:
а– неінвертуючий;б- інвертуючий
Передавальні характеристики маютьтри ділянки. Ділянка1відповідає стануUвих=U0 , ділянка2– станомUвих= U0 і проміжна ділянка3, на якій стан логічного елемента не визначено іd Uвих/d Uвх > 1. Межі ділянок визначаються точками одиничного посилення, в яких виконується умоваd Uвих/d Uвх = 1.
Вхідні напруги, що визначають межі ділянок, називаються порогами перемикання U пор 0 іUпор 1.Різниця напруг логічної 1 і логічного 0 називаютьлогічним перепадом:
Крім логічних сигналів на входах можуть з'являтися напруги перешкоди, які підвищують, або знижують вхідну напругу. Якщо на вході діє напругаU0, то небезпечні перешкоди, що мають позитивну полярність, якщоU1 - то негативну полярність. У цих випадках, при досить великій напрузі перешкоди, робоча точка може зміститися в область перемикання3(див. рис. 3.11), що призведе до збою в роботі. Максимально допустима напруга перешкод показана на рис 3.11:
Для оцінки завадостійкості ЛЕ, крім напругиUп 0 іUп 1 , використовуються відносні величини
звані коефіцієнтами завадостійкості. У тих випадках, коли область перемикання вузька, тобто (Uпор 1 -Uпор 0) 0 +Uпор 1)/2.
Зовнішнім екрануванням, раціональним монтажем і застосуванням конденсаторів, що фільтрують, в ланцюгах живлення може бути забезпечене значення перешкод, менше допустимих.