« poprzedni punkt  następny punkt »


5. Zasilanie

Wielkość poboru mocy z zasilania jest jednym z istotnych parametrów układu cyfrowego. Przyjrzyjmy się jak wygląda pobór mocy z zasilania w układach TTL i CMOS przedstawionych na rysunkach III.3 i III.4.

Pamiętamy, że w układzie TTL wtedy kiedy na wyjściu układu jest niski poziom napięcia, to przewodzi tranzystor T3, natomiast nie przewodzi tranzystor T4. W sytuacji gdy na wyjściu jest wysoki poziom napięcia, przewodzi tranzystor T4 a nie przewodzi tranzystor T3. Wobec tego w obu przypadkach nie płynie prąd od zasilania przez tranzystory T4 i T3 do masy. W stanach statycznych prąd z zasilania jest pobierany przez gałęzie z rezystorami 4 k i 1,6 k. (Dodajmy, że pobór prądu zasilania dla bramek logicznych zawsze jest określany dla nieobciążonego układu.) W efekcie, prądy pobierane z zasilania przez bramkę TTL z rysunku III.3 zarówno przy niskim jak i przy wysokim poziomie napięcia na wyjściu bramki są na poziomie pojedynczych mA. Natomiast w czasie przełączania bramki na skutek zmiany sygnałów wejściowych, przez chwilę przewodzą równocześnie oba tranzystory T3 i T4. Skutkiem tego jest przepływ dużego prądu z zasilania do masy w obwodzie Ucc, rezystor 130 W, tranzystor T4, dioda, tranzystor T3, masa. Prąd ten może mieć wartość kilkunastu mA. Poglądowo pobór prądu zasilania ICC dla bramki TTL w funkcji napięcia wejściowego UI pokazano na rysunku III.7a.

Rys. III.7. Pobór prądu zasilania: a) w bramce TTL, b) w bramce CMOS

W bramce CMOS pokazanej na rysunku III.4 w stanach statycznych przewodzi tylko jeden z tranzystorów (ten z kanałem n albo ten z kanałem p). W związku z tym pobór prądu z zasilania jest praktycznie rzecz biorąc pomijalnie mały - prąd nie ma którędy płynąć. Jednak w stanie przełączania układu, na skutek zmiany sygnału wejściowego, przez chwilę przewodzą oba tranzystory i może płynąć prąd, o wartości kilku mA, z zasilania do masy. Pobór prądu zasilania ICC dla bramki CMOS w funkcji napięcia zasilania UI pokazano na rysunku III.7b.

Impulsowy pobór prądu zasilania jest zjawiskiem niekorzystnym z kilku powodów. Po pierwsze stwarza to odpowiednio duże wymagania na zasilacz, który musi być odporny na impulsowe zmiany wartości dostarczanego prądu. Po drugie pobór mocy z zasilacza rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości przełączania układów. I po trzecie występowanie impulsowych zmian prądów zasilania w przewodach zasilania może prowadzić do indukowania zakłóceń w ścieżkach sygnałowych, co z kolei może prowadzić do niepoprawnej pracy układów. Żeby temu zapobiec w praktyce montuje się niewielkie kondensatory blokujące, które dołącza się między końcówkami zasilania i masy układów scalonych.


« poprzedni punkt  następny punkt »