Проблема “свободных входов”


Одной из наиболее очевидных проблем практического использования интегральных цифровых микросхем является проблема “свободных входов”. Вообще “свободным входом” микросхемы называют такой ее вход, который не используется в конкретном логическом устройстве. “Свободные входы” появляются из-за того, что при проектировании:

1. иногда приходится использовать логические элементы с большим числом входов, чем это принципиально необходимо;

2. иногда остаются лишние, незадействованные в принципиальной схеме логические элементы т.к. общее число элементов в выбранных разработчиком микросхемах может оказаться больше необходимого.

Между тем в правильно спроектированной логической схеме свободных входов быть недолжно. Если же такие входы появляются, то:

а) их подключают к уровням логического нуля или логической единицы. В качестве уровня логического нуля как в ТТЛ, так и в ТТЛШ и КМОП устройствах используют уровень общего провода (“земли”). В качестве уровня логической единицы в КМОП устройствах и ТТЛШ устройствах (серии 555, 1533, 1531) используется положительный полюс источника питания. Входы стандартных ТТЛ элементов нельзя непосредственно подключать к полюсу источника питания. Здесь в качестве источника логической единицы для свободных входов используют резистор номиналом 1 кОм, подключенный к полюсу источника питания в соответствии со схемой:

 Проблема “свободных входов”

К одному резистору можно подключить до 20 свободных входов.

При подключении свободных входов к уровням логической единицы или логического нуля следует обязательно учитывать функциональное назначение этих элементов. иначе нормальная работа элемента может быть блокирована:

 Проблема “свободных входов”

 

б) объединяют неиспользуемые входы с используемыми, с учетом выполняемых этими входами функций.

 Проблема “свободных входов”

При этом следует следить за тем, чтобы элемент не был перегружен.

Свободные входы незадействованных логических элементов включают таким образом, чтобы эти элементы потребляли наименьший ток, или могли служить источниками логических единиц для других входов.

В лабораторном практикуме, но не в промышленных устройствах, иногда для ускорения макетирования оставляют неподключенными входы ТТЛ и ТТЛШ, но не КМОП элементов. При этом следует иметь в виду, что

1. В ТТЛ и ТТЛШ логике рассматривают логическое состояние свободного входа, как истинное.

2. Наличие неподключенных входов может резко снизить помехоустойчивость устройства и даже сделать его полностью неработоспособным. Свободные входы в КМОП всегда ведут к непредсказуемой работе.