Форум РадиоКот

Всем доброго времени суток!

Работал я с микроконтроллерами фирмы Microchip: если выставил на ножке лог.1, то получаю на най действительно "+", устанавливаю лог.0 - получаю "-", т.е. все логично и просто без извращений, так сказать.

Я не специалист по дискретной логике, но вот потребовалось мне собрать схему на логических элементах. Можно бы и на контроллере, но по деньгам получается не выгодно, да и схема простая. Но речь не о ней, а о том с какими непонятками я слокнулся при этом.

Возьмем для примера К155ЛА3. 4 элемента 2И-НЕ. Расскажу про свои эксперименты с ней, результаты которых ...... даже нет слов ... это бред какой-то..
Короче, после всех моих экспериментов я выяснил, что на выходах как логическая 1 присутствует "-5в", соответственно, на входах как лог.1 ожидается также "-", при этом, если подать на ноги 1 и 2 "-5в", то на выходе получаем где-то "+4в", если замерять относительно общего провода (нога 7), и "0в", если замерят относительно плюса питания (нога 14). Т.е. получается, что у нас какая-то отрицательная логика (лог 1 - это отрицательный потенциал. Как согласовывать с контроллером - не понятно).

Ладно, можно было бы с этим согласиться, если бы не одно НО: при таком раскладе элемент 2И-НЕ работает как 2ИЛИ-НЕ (т.е. ЛА3-ей до лампочки,что я подаю ей "-5в"на ногу 1 или на ногу 2 или на обе сразу - все равно выставляет 0 на ноге 3), а 2ИЛИ-НЕ (К155ЛЕ5) ведет себя как 2И-НЕ. К155ЛИ1 (4 элемента 2И) ведет себя как 4 элемента 2ИЛИ.

Была у меня другая мысль, что входы ЛА3 (ноги 1 и 2, например) нужно подтянуть резисторами к "-" - и тогда на ноге 3 получим положительный потенциал (лог.1), который будет пропадать при подаче положительных потенциалов одновременно на ноги 1 и 2... Но и тут фигушки: подтянув ногу 1 и 2 к минусу через резисторы 4,7к, я получил +0,75в на ноге 3. Тут у меня уже руки опустились дальше эксперементировать(((

Понимаю, что где-то неправильно что-то делаю, т.к. опыт работы программистом (электроника - это так, хобби) давно дал понять, что чудес не бывает, особенно таких))

Если кто может растолковать мне как эта логика должна работать или как с ней работать, прошу помощи!

Во-первых, не надо писать про -5 В при ОДНОполярном питании, есть или ноль или +5 (ведь меряем относительно общего провода, к которому минус источника уже подключен)...
Да, элемент 2И-НЕ для ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ логики становится элементом 2ИЛИ-НЕ для отрицательной логики, т.е., если событием(активным сигналом) считается Ноль (НУ-низкий уровень), а не Единица (ВУ-высокий уровень).
Про входные-выходные токи-напряжения для стандартной ТТЛ серии надо почитать, а не тупо проводить эксперименты.
Подавать ноль на ТТЛ-вход через резистор считается дурным тоном, т.к. из-за входного тока элемента происходит уменьшение запаса помехоустойчивости (разницы между уровнями срабатывания 0 и 1), так делается только в любительских игрушках, ноль подают или от другого выхода или с коллектора транзистора, чтобы получить не более 0,4 В.
При входном токе 1,6 мА получается допустимое сопротивление 250 Ом, а бывают входы эквивалентные аж 3м стандартным входам, тогда 80 Ом предел...Потом на такой резистор не сможет работать другой ТТЛ-выход.

Про "-5в" согласен, но суть вы поняли.
Вопрос: как заставить ТТЛ-логику быть положительной? Неужели она была создана, чтобы ломать мозг разработчикам схем? Пока я думаю, что это я что-то неправильно делаю...

Названия ТТЛ элементов уже назначены именно для положительной логики, т.е. для лог. единиц (ВУ)...
Просто в логических цепочках надо следить за активным уровнем сигнала (за его инверсиями).

Хорошо, сформулирую вопрос по-другому: почему я не получаю лог.1 на 3 ноге К155ЛА3, если подключено к ней только питание и вольтметр между 7 ногой и 3-й ?

UserCat писал(а):Если кто может растолковать мне как эта логика должна работать или как с ней работать, прошу помощи!

Если вам будет не лень читать, то, для начала- скачайте книжку "Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы" - это сборник № 1145 из серии "Массовая РадиоБиблиотека" http://publ.lib.ru/ARCHIVES/SH/SHILO_Va ... _V.L..html
или: http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/%27%27Mas ... .html#1145
там, в общем- то описано, как работают логические элементы.

И ещё-
- нельзя оставлять вход "в воздухе" - он расценивается как логическая "1"
- логическая "1" - это потенциал на входе или выходе БОЛЬШЕ 2,4 вольта (но не больше напряжения питания, обычно, не больше 4-х вольт для 155 серии (ну,и, видимо "ближе" к 5 вольтам у 74HC*** - это серия с низким потреблением- она уже на МОП- транзисторах.
- логический "0" - это потенциал на входе или выходе НИЖЕ 0,4 вольта - и до нуля (земли)

На вход (чтобы подать логическую "1") НЕЛЬЗЯ подавать питание - только через резистор, если нужно подать "0" - то можно подавать "землю"

В справочнике посмОтрите- там есть "таблицы истинности" - для разных логических элементов.- что будет на выходе, в зависимости от того, что подано на вход.

"подтягивать" ВЫХОД микросхемы к питанию НЕЛЬЗЯ, основное количество логических элементов имеет "двухтактный" выходной каскад, иногда встречается выход "с открытым коллектором" - обычно его используют для управления индикаторами или реле.

Свободный вход - это эквивалент входной 1...2И-НЕ, поэтому на 3м - ноль. Если хотя бы одну ногу 1 или 2 посадить на ноль, то на 3м будет ВУ около 3,5 В.

Я вот тоже прочитал первый пост от Харьковчанина, так и не понял...откуда он минус взял? измерял между + питания и входами, выходами? Так это ж полная неграмотность. Все измерения проводят относительно массы. (или земли).

Грамотность или неграмотность ... после того как полдня протопчешься на одном месте - все средства хороши, поэтому просто пытался хоть в какую-нибудь сторону сдвинуться. Я и не говорил, что большой специалист в этой дискретной логике. Изначально не знал, что свободными входы оставлять нельзя, но потом уже стал догадываться и повесил их на землю через 4,7К, о чем писал изначально. Но этого оказалось много. А вот 1,5К - в самый раз. Все заработало как часы.

Все равно всем спасибо за ответы.

Enman писал(а):Подавать ноль на ТТЛ-вход через резистор считается дурным тоном, т.к. из-за входного тока элемента происходит уменьшение запаса помехоустойчивости (разницы между уровнями срабатывания 0 и 1), так делается только в любительских игрушках, ноль подают или от другого выхода или с коллектора транзистора, чтобы получить не более 0,4 В.
При входном токе 1,6 мА получается допустимое сопротивление 250 Ом, а бывают входы эквивалентные аж 3м стандартным входам, тогда 80 Ом предел...Потом на такой резистор не сможет работать другой ТТЛ-выход.

Спасибо, учту это.

Если не сложно расскажите, что такое вход, эквивалентный трем стандартным входам?

например, 155ТМ2...вход D - это стандартный ТТЛ вход, C и S - по входу эквивалентны двум стандартным по входному току, а R - трём...(Если посмотрель внутреннюю логическую структуру).
Т.о. выход стандартного ТТЛ можно нагружать не на 10 триггеров для сброса по R-входу, а всего на 3.
Есть элементы и с повышенной нагрузочной способностью по выходному току....

UserCat писал(а):Грамотность или неграмотность ... после того как полдня протопчешься на одном месте - все средства хороши, поэтому просто пытался хоть в какую-нибудь сторону сдвинуться. Я и не говорил, что большой специалист в этой дискретной логике. Изначально не знал, что свободными входы оставлять нельзя, но потом уже стал догадываться и повесил их на землю через 4,7К, о чем писал изначально. Но этого оказалось много. А вот 1,5К - в самый раз. Все заработало как часы.

Все равно всем спасибо за ответы.

ТТЛ-входы надо сажать на землю только прямо, без всяких резисторов, в противном случае нет никакой гарантии того, что такое "сажание" будет расценено как лог. 0. Если угодно, ТТЛ-входы управляются током, а не напряжением: чтоб вход рассматривался как 0, через него на землю должен стекать достаточно большой ток. Ну а резистор, как известно, этот ток ограничивает. В общем, если хотите понимать, что и почему, внимательно изучайте принципиальные схемы логических элементов.

UserCat писал(а):Если не сложно расскажите, что такое вход, эквивалентный трем стандартным входам?

Для любой серии цифровых микросхем для удобства вводят понятие "стандартного входа" и "стандартного выхода" в плане электрических характеристик. Например, для классических ТТЛ (буржуйская SN74xx и содранная с неё наша К155) имеют максимально допустимый ток стандартного выхода 400 мкА для лог. 1 и 16 мА для лог. 0; стандартный же вход может требовать до 40 мкА тока при лог. 1 и 1,6 мА при лог. 0. Легко заметить, что один стандартный вход и для лог. 0, и для лог. 1 требует в 10 раз меньше тока, чем даёт стандартный выход; об этом говорят, что стандартный выход ТТЛ-микросхемы позволяет подключить к нему до 10 стандартных входов.

Но некоторые входы потребляют ток больше. Так, SN7474 (и наша К155ТМ2) по входу сброса потребляет при лог. 0 до 3,2 мА (вместо обычных 1,6), а по лог. 1 -- до 120 мкА (вместо обычных 40). Поэтому и получается, что, если управлять входом сброса сигналом от стандартного выхода, то на этот самый выход можно повесить не до 10 входов, а лишь до 3, иначе возможно превышение по току лог. 1 (на практике такое весьма и весьма маловероятно, но, если речь идёт об обеспечении надёжности, выходить за допустимые пределы нельзя даже теоретически). Поскольку вход сброса К155ТМ2 потребляет тока в 3 раза больше, чем стандартный вход 155-й серии, о нём и говорят, что этот вход эквивалентен трём стандартным входам.

Если надо подать некий сигнал на большое число входов, когда прямо это сделать нельзя из-за ограничений по току, то имеется, по сути, три варианта. Первый -- использовать в качестве управляющей микросхемы (которая выдаёт сигнал, который потом пойдёт на множество входов) схему с более мощным выходом. Это может быть как специальный буферный усилитель, так и микросхема другой серии, совместимая по логическим уровням, но обеспечивающая большие токи. Например, SN74S74 (К531ТМ2) обеспечивает выходной ток лог. 1 до 1 мА, а лог. 0 -- до 20 мА вместо 0,4 и 16 для К155ТМ2, поэтому к её выходу можно подключить больше входов К155, чем к самой К155. Второй -- в качестве потребителей ставить микросхемы с меньшими токами (например, К555ТМ2 имеет входной ток лог. 0 для входа сброса 0,8 мА, а лог. 1 -- 40 мкА против 3,2 мА и 120 мкА для К155). Ну а третий -- на каждую группу микросхем-потребителей ставить свой буфер ("настоящий" управляющий сигнал идёт с выхода управляющей микросхемы на входы нескольких буферов, а уже с их выходов подаётся на управляемые микросхемы). Понятно, что все три подхода можно комбинировать. Недостатком же любых подобных мер, как правило, является рост времени задержки: любые буферы переключаются не мгновенно, а низкопотребляющие серии работают медленнее высокопотребляющих.

SII писал(а):ТТЛ-входы надо сажать на землю только прямо, без всяких резисторов, в противном случае нет никакой гарантии того, что такое "сажание" будет расценено как лог. 0.

Немного можно. Для нормального входа 155-й серии предельное сопротивление 240 Ом. В этом случае при входном токе 1.6 мА падение на таком резисторе не превысит 400 мВ, что является пороговым значением нулевого уровня.

SII писал(а):- на каждую группу микросхем-потребителей ставить свой буфер ("настоящий" управляющий сигнал идёт с выхода управляющей микросхемы на входы нескольких буферов, а уже с их выходов подаётся на управляемые микросхемы). Понятно, что все три подхода можно комбинировать. Недостатком же любых подобных мер, как правило, является рост времени задержки: любые буферы переключаются не мгновенно, а низкопотребляющие серии работают медленнее высокопотребляющих.

Ну, это ПРАВДА только для СТАРЫХ серий. Если для 155 серии "предельной" считалась частота (точно не помню, примерно) 10 мГц, а для "импортного аналога" 74хх - 25 мГц, то современные аналоги 74HST работают чуть ли не до 250 мГц...

Про 74HST не знаю, а 74LVC74 работает до 250 МГц и 74ALVC74 - до 425 МГц.

Некоторая 155-я логика способна работать на достаточно высоких частотах и схема при этом будет очень простая. Приведённая в файле схема может быть выполнена на 1531 серии или 1554. Схема замечательна своей простотой.
Наличие блокировочного конденсатора на выводах питания обязательно!

IRMADE писал(а):Некоторая 155-я логика способна работать на достаточно высоких частотах и схема при этом будет очень простая. Приведённая в файле схема может быть выполнена на 1531 серии или 1554...

1531 серия, это ТТЛШ, а 1554 это КМОП...надеюсь разница не повлияет на работу в схеме, хотя сомнения есть.

Не повлияет. 1554 потребляет как КМОП только в статическом режиме, а в динамическом - прилично. Делал на 1554, ТЛ или ЛН, не помню за давностью, частота была очень высокой, микросхема грелась.

Кстати, токи выходные,которые обычно не указываются,составляют 8мА,если не указано иначе.
ТМ2 держат 12,ТМ5 - 10 мА.