Проблема неиспользуемых входов

При реализации заданной ФАЛ на ЛЭ выбранной серии ИС может оказаться, что число входов ЛЭ больше числа переменных, входящих в ФАЛ, то есть часть входов ЛЭ будет не использована и окажется «лишней». Неиспользованные входы в сериях ТТЛ и КМДП не должны оставаться свободными (незадействованными) по следующим причинам:

- сигнал от свободного входа при отсутствии помех воспринимается ЛЭ (ЦФУ) как логическая единица;

- на свободных вход, особенно ЛЭ (ЦФУ) серий КМДП, может быть наведен в виде помехи любой потенциал, соответственно на выходе может оказаться ложный сигнал.

Исключить свободные входы можно двумя способами:

1) подать на свободные входы не активный (пассивный) логический уровень. Для элементов И и И-НЕ активным сигналом, вызывающим переключение, является 0 (уровень логического нуля), для элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ – 1 (уровень логической единицы). Тогда на свободные входы элементов И и И-НЕ можно подать 1, элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ – 0.

Для элементов И и И-НЕ сигнал от свободного входа воспринимается как 1, поэтому кажется, что его можно оставить свободным. Однако на свободный вход, как указано выше, может быть наведена помеха. Кроме того, при наличии свободного входа в элементах серий ТТЛ в базе возникают дополнительные заряды, которые замедляют переключение элемента по другим, используемым при работе входам, что приводит к уменьшению быстродействия элемента.

Сигнал логической 1 подается на свободные входы элементов И и И-НЕ серий ТТЛ от источника логической 1 или через резистор с сопротивлением 1 кОм, подключенный к плюсу источника питания. К одному такому резистору разрешается подключать до 20 свободных входов.

В сериях КМДП свободные входы элементов можно подключать к плюсу источника питания непосредственно (без резистора).

Сигнал логического 0 подается на свободные входы элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ любых серий от источника логического 0 или соединением свободных входов с «общей» шиной (минус источника питания);

2) объединить свободные входы элементов И, И-НЕ, ИЛИ и ИЛИ-НЕ любых серий с другими входами этого же элемента, используемыми при его работе.

Указанные способы исключения свободных входов показаны на рис. 5.

Рис. 5. Способы исключения свободных входов логических элементов

При выборе способа исключения свободных входов ЛЭ необходимо иметь в виду следующее:

- подключение свободных входов к «общей» шине или к источнику логического 0 увеличивает энергопотребление, так как через этот вход постоянно вытекает входной ток логического нуля, который значительно больше втекающего входного тока логической единицы;

- объединение свободных входов с работающими увеличивает входную емкость (емкость нагрузки), так при объединении входные емкости каждого из входов подключаются параллельно и суммируются. Эквивалентная схема нагрузочной цепи (интегрирующей цепочки) в случае объединения двух входов представлена на рис. 6,а.

Рис. 6. Эквивалентная схема нагрузочной цепи

С _ВХ1 – входная емкость первого входа; С _ВХ2 – входная емкость второго входа; R_Н - эквивалентная емкость нагрузки

Увеличение емкости интегрирующей цепочки приводит к возрастанию постоянной времени цепочки t = RC, и, как следствие, большему «затягиванию» фронтов (рис. 6,б).