Елементи з трьома станами виходу

Елементи з трьома станами виходу (типу ТС) окрім логічних станів 0 і 1 мають стан " відключено", в якому струм вихідного ланцюга нехтує малий. У цей стан (третє) елемент переводиться спеціальним сигналом, що управляє, забезпечує замкнутий стан обох транзисторів вихідного каскаду (Т1 і Т2 на мал.. а). Сигнал управління елементом типу ТС зазвичай позначається як ОЄ (Ошрі1 Епаиє). За наявності дозволу (ОЄ = 1) елемент працює як завжди, виконуючи свою логічну операцію, а при його відсутності (ОЄ = 0) переходить в стан " відключено". У ЦУ широко використовуються буферні елементи типу ТС для керованої передачі сигналів по тих або інших лініях. Буфери можуть бути не що інвертують або інвертують, а сигнали ОЄ ^- Н - активними або Ь - активними, що веде до наявності чотирьох типів буферних каскадів (мал.).

Виходи типу ТС наголошуються в позначеннях елементів значком трикутника, як на мал., або буквою 2 (при виконанні документації за допомогою пристроїв виведення ЕОМ). Виходи типу ТС можна сполучати паралельно за умови, що у будь-який момент часу активним може бути тільки один з них. В цьому випадку відключені виходи не заважають активному формувати сигнали в точці ч з'єднання виходів. Ця можливість дозволяє застосовувати елементи типу ТС в магістрально-модульних мікропроцесорних і інших системах, де багато джерел інформації по черзі користуються однією і тією ж лінією зв'язку.

Мал. Типи буферних каскадів з третім станом

Елементи типу ТС зберігають такі достоїнства елементів з логічним виходом як швидкодія і висока здатність навантаження. Тому вони є основними у вказаних застосуваннях. В той же час вони вимагають обов'язкового дотримання умови відключення всіх виходів, сполучених паралельно, окрім одного, тобто умови ОЄ]+ Оє2+...+ Оєп < I при об'єднанні п виходів. Порушення цієї умови може привести навіть до виходу з ладу самих елементів.

Шинні формувачі і буферні регістри

Шинні формувачі Шинні формувачі (ШФ), звані також приймачами, шинними драйверами або магістральними вентиль-буферами, включаються між джерелом інформації і шиною. Вони підсилюють сигнали по потужності при роботі на шину, відключають джерело інформації від шини, коли він не бере участь в обміні, формують при необхідності необхідні рівні сигналів логічною I або 0.

Двонаправлені ШФ дозволяють залежно від сигналу управління передавати сигнали в шину або, навпаки, приймати їх з шини і передавати приймачу даних.

Схема шинного формувача К580ва86 (а) і тимчасові діаграми його роботи (6)

Різні ШФ відрізняються не тільки розрядністю, але і передачею сигналів в прямому або

інвертованому вигляді (ШФІ), а також прямими або інверсними сигналами дозволу

работы. Отличаются они и электрическими

характсристи ками.

У серії Кр580 є ШФ Ва86 і ШФІ Ва87 -

аналоги мікросхем 8286 і 8287, схема першого показана на

мал., а.

Шина А (лінії АТ-7) приймає дані від МП або

передає їх йому, шина В (лінії Во-7) пов'язана з

магістраллю, на яку передає інформацію або з

якою приймає її. Сигнал ОЄ переводить виходи

підсилювачів в третій стан (при його високому рівні)

або вирішує їх робіт}' (при низькому рівні). При дозволі роботи напрям передачі

залежить від сигналу Т (Тгапзтп). Функціонування ШФ підкоряється умовам, вказаним в

табл..

Оскільки шина А пов'язана з МП, а шина В — з магістраллю, для них передбачена різна

здатність навантаження: виходи В забезпечують струми 32 мА і -5 мА (при високому і низькому

рівнях вихідної напруги відповідно), виходи А забезпечують струми 16 мА і -1 мА.

Рівні вихідної напруги > 2, 4 В і < 0, 5 В, необхідні рівні вхідної напруги > 2, 0 В

і < 0, 8 В.

На тимчасових діаграмах (див. мал.. би) показані затримки сигналів при їх розповсюдженні

через відкриті ШФ і щодо змін сигналів, що управляють. Перша затримка для

ШФ складає 30 не, для ШФІ 22 не, затримка 1} переходу виходів в стан " відключено"

не перевищує I8 не, затримка 13 переходів від стану " відключено" до активних станів

не більше 30 не. Часи витримки /5 і передустановки 15 сигналу щодо моментів

зміни сигналу ОЄ складають відповідно не менше /? і не менше 30 не.

ШФ виконуються на елементах ТТЛШ. Приведені тимчасові параметри дані

для максимальних струмів навантажень і ємкостей 300 пФ (для виходів В) і 100 пФ (для

виходів А).

Шинні формувачі широко представлені в серіях цифрових елементів. Окрім

розглянутих вище, можна вказати ШФ серіїв К589. К555, Кр1533, Кр1554 і ін.

Восьмирозрядний ШФ серії Кр1533 (технологія ТТЛШ) характеризується наступними

параметрами:

об вихідний струм 30... 112 мА;

про затримка розповсюдження сигналу < 10 не;

а час виходу з ТС в активний стан < 20 не;

об час переходу з активного полягання в ТС 25...40 не.

Для Шф серії Кр1554 (технологія КМОП) параметри такі:

вихідні струми 86 мА і 75 мА для низького і високого рівнів вихідного

напруга відповідно за умови протікання не довше 20 мс;

об затримки при живленні 4, 5 В: розповсюдження сигналу < 6 не, виходу з ТС в активне

стан < 6, 5 не, переходу з активного полягання в ТС < 8, 5 не.

Буферні регістри

Буферні регістри служать для підключення до магістралі зовнішнього пристрою. На відміну від ШФ, буферні регістри здатні зберігати дані. Завдяки цьому вони можуть виконувати тимчасову буферизацію даних, що складає найважливішу функцію портів. Буферні каскади з трьома перебуваннями на виходах регістра забезпечують портам можливість відключення від магістралі йод дією сигналів, що управляють, а також необхідну здатність навантаження.

Через порти введення дані від ВУ поступають в магістраль, а через порти виводу дані з магістралі передаються тому або іншому модулю. Порти введення-виводу можуть виконувати обидві вказані операції.

У МПК К580 є восьмирозрядні буферні регістри Ір82 і Ір83 (що інвертує) — аналоги зарубіжних ІС 1ме1 8282 і 8283. Буферний регістр Ір82 (мал., а) приймає дані по шині А (лінії АТ-7) в регістр. Сигнал ОЄ низьким рівнем вирішує роботу вентиль-буферов і тим самим передає вміст регисгра на вихідну шину, високим рівнем переводить виходи вентиль-буферов в стан " відключено". Прийом даних в регістр вирішується сигналом строба 5ТВ. Тимчасові діаграми роботи буферного регістра (мал., 6) показують затримку t1 сигналів

от входа к выходу при ЗТВ ^и 1, задержку 12 от моментов изменения ОЕ до перехода к режиму

" отключено" и задержку 13 до выхода из этого режима. Численно эти задержки не превышают

30, 18 и 30 не соответственно. Задержка 14 от момента изменения строба до изменения выхода

схемы не более 45 не. Время 15 предустановки сигнала на входе относительно спада строба не

лимитировано, время выдержки входного сигнала относительно спада строба 16 > 25 нс.

Мал. Схема буферного регістра К580ір& 2 (а) і тимчасові діаграми його роботи {6)

Буферний регістр Ір83 відрізняється від порту Ір82 тим, що інвертує передавані дані.

Його параметри співпадають з параметрами порту Ір82, відмінності є тільки в затримках 1[ і

14, які для порту Ір83 рівні максимально 22 і 40 не.

Прикладом часто вживаного порту може служити також багатоцільовий регістр К589ір12

опис якого даний, зокрема, в [23].

Шинні формувачі і буферні регістри зв'язують, як правило, виходи МП із зовнішньою

середовищем, оскільки здатність навантаження МП недостатня.

Буферні регістри широко представлені в серіях ІС, зокрема, тих, які вказані

вище для ШФ.

У серії Кр1533 буферні регістри забезпечують вихідні струми 15...70 мА при

максимальних затримках від тактуючого входу близько 15 не, часах виходу з ТС близько 20

не і входу в ТС близько 20...30 не. У серії Кр1554 вихідні струми буферних регістрів ті ж, що

і для ШФ. затримки при 11Сс= 4, 5 В мають порядок 10 не.