Tài liệu thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 2 pdf

Chương II: GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS I. MỤC ĐÍCH GIAO TIẾP: Trong khi một ngõ TTL có thể thúc trực tiếp nhiều ngõ TTL, một ngõ ra CMOS có thể thúc trực tiếp nhiều ngõ CMOS: thì đôi khi ta phải dùng hỗn tạp IC TTL và Cmo8 trong cùng một mạch hay vì hệ thống vì lẽ không có IC cùng loại, lúc đó vấn đề giao tiếp giữa hai loại họ IC được đặt ra mà lý do là điện thế ra, vào và khả năng dòng ra vào của hai mạch logic khác nhau. Sau đây là bảng giá trò dòng điện và điện áp cho việc giao tiếp CMOS và TTL: Thông số 4000 B 74HC 74HT C 74 74LS 74AS 74AL S V IH (min) 3,5V 3,5V 2,0V 2,0V 2,0V 2,0V 2,0V V IL (max) 1,5 1,0V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V V OH (min) 4,95 4,6 2,4V 2,7V 2,7V 2,7V 2,7V V OL (max) 0,05 V 0,1V 0,1V 0,4V 0,5V 0,5V 0,4V I IH (max) 1A 1 1A 40A 20A 200 A 20 A I IL (max) 1A 1 1A 1,6 A 0,4  A 2mA 100 A I OH (max) 0,4m A 4mA 4mA 0,4m A 0,4m A 2mA 400 A I OL (max) 0,4m A 4mA 4A 16m A 8mA 20m A 8mA II. GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS. Khi ngõ ra của cửa TTL ở mức cao (logic 1) dòng điện từ Vcc chạy qua transitor tải hay điện trở kéo lên để vào mạch CMOS. Dòng điện tải (vào mạch CMOS) phải nhỏ hơn dòng điện nguồn của mạch TTL ở mức logic 1 để không hạ thấp mức điện thế ra của mạch TTL xuống dưới mức điện thế vào ở trạng thái 1 của mạch CMOS. Vì dòng điện vào trạng thái 1 của mạch CMOS. Chỉ bằng ở 10pA nên không có vấn đề gì. Mạch TTL có 3 kiểu mạch ra: điện trở kéo lên, cực thu để hở và kéo đèn tích cực. Do đó xét 3 trường hợp: Điện trở kéo lên: trường hợp mạch ngõ ra có điện trở kéo lên như hình 1 ta có thể mắc trực tiếp vào CMOS. Cực thu để hở: (hình 2): với mạch TTL có ngõ ra kiểu này ta phải mắc thêm điện trở kéo lên để giao tiếp với CMOS. Không nên sử dụng hỗn tạp mạch CMOS, TTL làm tải mà chỉ toàn CMOS thôi. Ngõ ra kéo lên tích cực (hình 3) đây là kiểu ra phổ biến nhất của TTL. Điện thế ra tối thiểu ở mức cao 2,4 V là dòng điện tải 100 A. Khi tải là cûa CMOS điệ nthế ra ở logic 1 của mạch TTL là: V 0 = V cc - V BE - V D - R B . 10pA B Điện thế này dưới 4V khiến CMOS không hoạt động đúng nên phải dùng điện trở kéo lên R x bên ngoài mạch TTL. (hình 4). TTL +V 5V NPN 1k +V 5V 1k Cách chọn điện trở kéo lên: Trò số tối thiểu của điện trở kéo lên R x cho bởi: R x (min) = V DD - V OL (max) I OL - NI IL V OL (max): điện thế tối đa ra ở mức logic 0 của TTL. I OL : dòng điện nhận của TTL ở mức Logic 0& N: số mạch CMOS mắc vào ngõ ra của TTL. I IL : dòng điện vào ở logic 0 của một CMOS. R x nhỏ hơn R x (min) ở trên sẽ tạo dòng điện vượt khả năng nhận dòng của TTL ở logic 0. Trò tối đa của R x là: R x (max): V cc (min) - V IH (min) I CEX - NI IH V IH (min): điện thế vào tối thiểu ở logic 1 cửa CMOS. Io +V 5V TTL CMOS Hình 4 +V 5V NPN NPN +V 5V I CEX : dòng điện sẽ thu phát của transitor ra của TTL. I IH : dòng điện vào mức logic 1 của CMOS. R x (max): tùy thuộc chủ yếu vào dòng điện nghòch I CEX vì dòng điện ngõ vào của CMOS rất nhỏ. (hình 5). Với một cửa CMOS. Rx (min) = (5-0.4)V 16mA = 300  Rx (max) = 4.9 - 3.5 100 A = 15 K Để thời gian trì hãm ngắn Rx phải có trò số nhỏ hơn nhưng công suất tiêu tán lại tăng nhanh khi Rx nhỏ hơn 1 K . Do đó, Rx thường được chọn từ 1 k  đến vài K. *Trường hợp TTL thúc CMOS với Vpp lớn 5 V Khi CMOS hoạt động ở điện thế VDD cao hơn 5V vẫn có thể dùng điện kéo lên nhưng chỉ với TTD loại CMOS thu để hở và chòu điện thế cao (hình 6): như 7406 (sáu đảo); 7407 (sáu thúc); 7426 ( 4 nand 2 ngõ vào). Cách khác là dùng một transitor đệm (hình 7). Mạch đệm không được giảm tốc độ giao hoán tối đa của hệ thống (bằng cách thêm tụ 47 p) và phải đảm bảo độ miễn nhiễu tốt bằng cách mắc thêm điện trở R 2 . Vdd=5 - 18V CMOS TTL +V 5V CMOS TTL Vdd=5-18V +V 5V 1k III. GIAO TIẾP GIỮA CMOS - TTL Ngõ ra cửa CMOS ở mức logic 1 rất gần Vpp. Và ở mức logic 0 rất gần mass. Nên về điện thế cmoss có thể giao tiếp trực tiếp với TTL. Còn về dòng thì khi CMOS ở trạng thái cao nó có thể cung cấp ít nhất 200 A. Trong lúc yêu cầu dòng của TTL chỉ 40 A nhưng ở trạng thái thấp CMOS chỉ có thể nhận tối đa 0,78 mA trong lúc yêu cầu dòng của TTL là 1,6 mA. Kết quả là CMOS không thể thúc trực tiếp một ngõ TTL loại 74 hay tương đương. Nếu CMOS hoạt động ở VDD 5V có thể thúc trực tiếp một ngõ 74LS, hay hai ngõ 74L. các đệm CMOS như 4049 (đảo), 4050 (không đảo) có thể thúc trực tiếp hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74L hay 40 ngõ 74 LS khi chọn điện trở kéo lên thích hợp. Một giải pháp thô sơ là dùng nhiều cửa CMOS mắc song song để thúc một ngõ TTL. Khi CMOS hoạt động ở đaện thế lớn hơn 5V ta có nhiều giải pháp. Trước tiên vẫn có thể dùng 4049/4050. Chỉ cần nối ngõ cấp điện lên 5V. Lúc bây giờ điện thế ra giao hoán giữa 0 và +0,5 V có thể thúc hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74LS. Ngoài ra có thể dùng 40107 hoặc 740906 hoạt động cùng điện thế với CMOS và một MOS đệm (hình 9). Và một cách nữa là dùng transitor làm tầng đệm. (hình 10). . 74AL S V IH (min) 3,5V 3,5V 2, 0V 2, 0V 2, 0V 2, 0V 2, 0V V IL (max) 1,5 1,0V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V V OH (min) 4,95 4,6 2, 4V 2, 7V 2, 7V 2, 7V 2, 7V V OL (max) 0,05 V 0,1V 0,1V. (max) 1A 1 1A 40A 20 A 20 0 A 20 A I IL (max) 1A 1 1A 1,6 A 0,4  A 2mA 100 A I OH (max) 0,4m A 4mA 4mA 0,4m A 0,4m A 2mA 400 A I OL (max) 0,4m A 4mA 4A