Inferno #10
30 апреля 2007
  Железо  

Железо - Описание микросхемы К561ПУ4.


Аппаратное обеспечениеОбучение и справочные материалыОписание логических микросхем и микропроцессоров

 К561ПУ4 - это шесть усилительных элеме─
нтов, адаптированных  для  работы на входы
TTL  микросхем. Но  сама  микруха - та  же
КМОП. Соответственно, она  не берёт ток по
входам и не потребляет ток по питанию, ко─
гда на входах почти 0 или почти напряжение
питания. Отсюда следует, что питание самой
микрухи по-прежнему возможно в пределах 3-
15 V, а выходы, сделанные по КМОП техноло─
гии,выдают либо 0,либо напряжение питания,
работая  как  генераторы тока, с омическим
падением на малых токах. Поэтому, если не─
обходимо непосредственно преобразование, и
нагрузка микрухи - действительно TTL логи─
ка, то питать её надо также от 5 V. А если
напряжение питания будет бОльшим, логичес─
кая 1 на выходе  может повредить TTL вход,
подключенный к этому выходу.
   Такая  особенность  -  соответствование
уровней/преобразования лишь при TTL напря─
жении  питания - редко  когда указывается,
что  приводит  к некорректным  ситуациям и
ошибкам в работе с электроникой. Ведь впо─
лне можно предположить,что от КМОП питания
данный чип должен запитываться (оно не но─
рмируется, и логические уровни тоже,а поэ─
тому правильное преобразование КМОП сигна─
лов  возможно лишь при работе с источника,
имеющего  напряжение, соответствующее этим
КМОП  сигналам), а ТТЛ выходы  формировать
по ТТЛ стандарту, который соответствует 5-
вольтовому питанию. Но тогда  в самой мик─
рухе  должны  быть  ограничители уровней и
опорные источники. Их нет в чипе, он упро─
щён, и питание непосредственно для TTL на─
грузки  формируется по КМОП методу, с при─
вязкой к питанию  самой микросхемы. Однако
выходы асимметричны, и логические нули яв─
ляются  в несколько раз более мощными, чем
единицы, что  соответствует  TTL нагрузке/
входам (вытекающему  входному току TTL ло─
гики и компенсации утечки по высокому уро─
вню).
   Но сам чип - не просто преобразователь,
он  и усилитель  для КМОП уровней, так как
выходные  токи  значительно  больше, чем у
обычных КМОП микросхем.К сожалению,не было
импортного аналога, чтобы снять параметры,
не исключены серьёзные отличия...


























   При испытании мерял выходной ток, замы─
кая его на + или - питания, при соответст─
вующем логическом уровне и разных напряже─
ниях питания.
 

   Ток короткого замыкания выхода, мА:
 

  При питании, В:  3   5  7.5   9   12   15
  Логической 1ы:  1.3 7.2  18  25   40   54
 Логического 0я: 7.5  30  70  93  130  165

   Данные, конечно, приблизительны,так как
по разным выходам немного отличались...За─
мыкать выходы при напряжении питания более
4 V не следует, так как чип легко перегре─
ется  и выйдет из строя (мерял, кратковре─
менно замыкая)... Ток замыкания может при─
годиться при работе на ёмкостную нагрузку.
   При работе  "на уровни"  надо рассчиты─
вать на ток в 1.5 раза меньше  и учитывать
максимальную рассеиваемую мощность,которая
у подобных чипов не превышает 0.3 Вт (дан─
ных нет,и можно лишь предположить...).Даже
с меньшим током уровень выходного напряже─
ния будет не идеален, просто из-за омичес─
кой области полевых транзисторов... Так, с
питанием 15 V, при токе единицы 30 мА, чип
"сожрал" 3 V  от напряжения питания, а при
нуле  и токе 110 мА  было  2 V  на выходе.
Нетрудно заметить, что это выше примерного
порога переключения TTL входа - 1.3 В. Со─
противлениe выхода по логическому нулю со─
ставляет примерно 20 Ом, а по единице при─
мерно 100 Ом,и это надо учитывать при рас─
чётах нагрузки.Получается,что выходы можно
использовать  для  TTL  входов при токе 50
или менее мА, чтобы выходное напряжение не
вышло  за  рамки логического нуля, вернее,
вышло,но соответствовало его состоянию. Но
при таких токах,создаваемых высоким питаю─
щим напряжением,уровень единицы может быть
опасен.Поэтому входы надо персонально под─
вешивать к плюсу через резисторы,а логиче─
ский 0 выхода ПУ4 подавать через диод Шот─
ки (падение на нём малО),например, 1N5818.
Это  дополнительно  "съедает  уровень",  и
можно рассчитывать лишь на 40 мА (примерно
и  при питающем напряжении от 8 V). Однако
есть  ещё один вариант - объединить вместе
несколько элементов, что хорошо сочетается
в КМОП технологии,и тогда получится весьма
мощный элемент, хороший выходной "драйвер"
для  TTL  устройства, не считая некоторого
времени задержки сигнала...
   Данные замеры показывают, что чип более
приоритетен для работы при 5 V, на TTL на─
грузку,либо совсем для иных - более специ─
фичных - целей. Можно коммутировать весьма
серьёзную нагрузку,строить импульсные пре─
образователи,триггеры Шмитта...Но,конечно,
учитывая ограничения и по току,и по напря─
жению, и по  быстродействию, и по падению/
сопротивлению выхода...
   Необходимо  позаботиться  и о "чистоте"
входных сигналов,так как при их напряжении
у  половины  питающего   возникают  мощные
сквозные  токи, способные на тепловой про─
бой, - у меня это случилось при замерах на
15 V. При напряжении меньше 1/3 или больше
2/3 от питания  нагрузка микросхемы  почти
100% обеспечена  максимальным током её вы─
хода, а в промежуточных значениях входного
напряжения отдача значительно снижается "в
момент  переключения"  элемента.  Соединив
все входы вместе и подавая на них промежу─
точное  напряжение, можно наблюдать макси─
мальный  потребляемый  ток без нагрузки  в
момент  переключения. Из-за асимметрии вы─
ходов он максимален при напряжении немного
меньшем,чем половина питания. График изме─
нения  тока  потребления  в зависимости от
входного напряжения (всех входов вместе, и
без нагрузки по выходам) соответствует лю─
бому питанию, с той лишь разницей, что пик
смещён  к более низкому напряжению при ме─
ньших значениях питания, и токи,соответст─
венно, ниже. Сам график грубо приближен, и
кривая весьма условна,но позволяет в целом
"прицениться" к возможному  значению пара─
метра. Возможно,максимальный ток потребле─
ния  ещё  больше (даже  на 25%), так как у
разных  элементов  разная чувствительность
по  входу, и на пиковом токе не все были в
максимально открытом состоянии.

   Примерный  максимальный ток потребления
микросхемой, без нагрузки, с запараллелен-
ными  входами  (возможно, занижен на 25%),
при разных входных напряжениях V. мА:
 

 Питание: 3    5    7.5    9    12     15

1/3 Ucc   1   1.7   2.5    3     4     5 
ток 1/3   -   0.35   2    3.5   8.2   14.6 
2/5 Ucc  1.2   2     3    3.6   4.8    6 
ток 2/5   -   0.84  2.7   5.8   12.3   25 
пик Uin  1.3  2.3   3.58  4.4   5.6    7 
пик тока 0.1  6.4   27.5  45    80    110 
3/5 Ucc  1.7   3    4.5   5.4   7.2    9 
ток 3/5   -   0.2   2.7   5.2   12.3   22 
2/3 Ucc   2   3.2    5     6     9     10 
ток 2/3   -    -    1.3   2.7    8    14.5 

   Прочерки обозначают слишком малый ток,и
я не стал переключать предел тестера,чтобы
его мерить, вряд ли кому-то это понадобит─
ся, и сами тогда потестят... Следует также
учесть общую погрешность данных, до 5-10%.

            By KSA-7G 4.11.2006 



Другие статьи номера:

Ликбез - Аккумуляторы. Практика использования.

Ликбез - Аккумуляторы. Результаты опытов с различными аккумуляторами.

Возможности Спектрума - Описание формата ani-файлов на ZX.

Inferno - Авторы журнала.

Возможности Спектрума - Способы воспроизведения многоканальной музыки на бипере.

Возможности Спектрума - О поддержке формата DVD на ZX.

Gameland - О конкурсе нелепых (или корявых) игр для ZX Spectrum - Crap Games Competition.

Графика - Как быстро рисовать цветные картинки.

Inferno - Вступление от редактора.

Inferno - Ошибки в предыдущих номерах.

For Coderz - Код Грея и оптимизация программ.

For Coderz - Построение графического пользовательского интерфейса.

Форматы - Подробно о декодере jpeg.

Железо - Описание микросхемы К561ПУ4.

Inferno - Письма в редакцию.

Форматы - Формат пакованного файла MegaLZ.

Scorpion ZS - Структура разметки винчестера на компьютере Scorpion.

ZX Клоны - Мультиплатформенность на ZX Spectrum. Компьютеры SAM Coupe и MSX.

Реклама - Реклама NedoPC.

Inferno - Об оболочке.

Активный отдых - Команда "Спектрум" на соревновании по ночному ориентированию Окинчица 2004.

Sofтинка - Сравнительная таблица результатов упаковки кодовых файлов различными упаковщиками.

Реклама - Реклама King of Evil.

Sofтинка - Программы для печати в приложении к журналу.

Sofтинка - Музыкальный редактор Pro Tracker v3.71. История изменений.

Реклама - Реклама от В. Богдановича.

Железо - О некоторых RND-генераторах.

Возможности Спектрума - Аппаратный скроллинг на ZX Spectrum.

Pentagon - Синхроселектор видеосигнала на Pentagon. Проблемы и схема.

DIY - Универсальный TAPE интерфейс. Схема загрузки и записи с ленты.

Звук - Особенности звукового устройства TurboSound FM.

DIY - Схема анализатора состояния TTL вывода.

Будущее Спектрума - Видеоконтроллеры V9990. Расширение графических возможностей ZX Spectrum.

Sofтинка - Обновления в просмотрщиках картинок: ANSI viewer, MCX viewer.

Интервью - Интервью с музыкантом X-Raizor из Omega Hackers Group.


Темы: Игры, Программное обеспечение, Пресса, Аппаратное обеспечение, Сеть, Демосцена, Люди, Программирование

Похожие статьи:
Железо - обзор микропроцессора Zilog Z380, продолжение.
Сделай сам - Применение микросхем серии К155.
Железо - работа основного элемента цифровой техники - Триггера.

В этот день...   17 июля