Dr.-Ing. habil. Eberhard Kühn Handbuch TTLr und CMOS-Schaltungen 4., stark bearbeitete Auflage Hüthig Buch Verlag Heidelberg
Inhaltsverzeichnis Vorwort Formelzeichen und Abkürzungen V XI 1 Systematik der integrierten Schaltungen 1 1.1 Unterteilung nach Herstellungstechnologien 1 1.2 Unterteilung nach Schaltungstechnologien 4 1.3 Unterteilung nach Anzahl der integrierten Bauelemente 10 1.4 Unterteilung nach Schaltzeiten (Schaltgeschwindigkeit) 11 1.5 Unterteilung nach Temperaturbereichen 12 1.6 Unterteilung nach Gehäusen 13 1.7 Unterteilung nach Schaltungsfunktionen 22 1.8 Unterteilung nach Einsatzgebieten 22 1.9 Unterteilung nach universeller Verwendbarkeit 23 2 Gatter 28 2.1 Allgemeines 28 2.2 Logische Funktionen und Schaltungssymbole 28 2.3 Wirkungsweise des NAND-Gatters 30 2.4 Äquivalente Schaltungen 31 2.5 Spezielle Gatterfunktionen 32 2.6 Typenübersicht und Pinbelegung von TTL- und CMOS-Gatterschaltungen 37 3 Flipflops 54 3.1 RS-Flipflop 55 3.2 Flipflop als Latch 56 3.3 JK-Flipflop 57 3.4 D-Flipflop 62 3.5 Typenübersicht und Pinbelegung von TTL- und CMOS-Flipflopschaltungen 63 4 Übersichten: TTL- und CMOS-Schaltungen 72 4.1 Typenvergleich TTL- und CMOS-Schaltungen 72 4.2 TTL-Baureihen (Übersicht) 72 4.3 Entwicklung und allgemeine Eigenschaften der TTL-Baureihen 73 4.4 Kenndaten der TTL-Baureihen 80 4.5 CMOS-Baureihen 80 4.6 Kenndaten der CMOS-Baureihen 84 5 Statische Eigenschaften von TTL-Schaltungen 85 5.1 Signalpegel 85 5.2 Kennwerte und Grenzwerte 86 5.3 Schaltungen der NAND-Gatter 88 5.4 Ausgangsstufen von TTL-Schaltungen 91 5.5 Übertragungskennlinie 97 5.6 Eingangskennlinie 99
VIII Inhaltsverzeichnis 5.7 Ausgangskennlinie 102 5.8 Eingangs- und Ausgangsströme 105 5.9 Lastfaktor 107 5.10 Parallelschaltung von OC-Ausgängen 109 6 Dynamische Eigenschaften von TTL-Schaltungen 113 6.1 Definition der Schaltzeiten 113 6.2 Verzögerungszeit 115 6.3 Speisestrom und Verlustleistung 120 6.4 Maximale Lastkapazität 126 6.5 Unbenutzte Eingänge 127 6.6 Mindeststeilheit von Impulsflanken 129 6.7 Ersatzlast 131 6.8 TTL-FAST-Baureihe 74F 131 7 Störeinflüsse bei TTL-Schaltungen 136 7.1 Allgemeines über Störungen 136 7.2 Statischer Störabstand 137 7.3 Dynamischer Störabstand 138 7.4 Störungen durch Leitungsreflexionen 140 7.5 Störungen durch Erd- und Speisespannungsleitungen 146 7.6 Störungen durch Überkopplung 152 8 CMOS-Schaltungen (4000 B-Reihen) 154 8.1 Allgemeine Eigenschaften 154 8.2 Kennwerte 156 8.3 JEDEC-Standard 156 8.4 Schaltungsaufbau 160 8.5 CMOS-Eingänge 166 8.6 Übertragungskennlinie 170 8.7 Ausgangskennlinie 173 8.8 Verzögerungszeiten 177 8.9 Impulsflanken 179 8.10 Speisestrom und Verlustleistung 181 8.11 Störsicherheit 186 8.12 Pegelanpassung CMOS-TTL 188 8.13 Praktische Hinweise 190 9 High-speed- und Advanced-CMOS-Schaltungen 191 9.1 Allgemeine 74HC-Eigenschaften 192 9.2 Übertragungskennlinie (74HC-Reihe) 195 9.3 Ausgangskennlinie (74HC-Reihe) 196 9.4 Verzögerungszeit und Impulsflanke (74HC-Reihe) 199 9.5 Speisestrom und Leistungsaufnahme (74HC-Reihe) 201 9.6 Pegelanpassung High-speed-CMOS-TTL 202 9.7 Allgemeine 74AC-Eigenschaften 203 9.8 Übertragungskennlinie (74AC-Reihe) 206 9.9 Ausgangskennlinie (74AC-Reihe) 207
Inhaltsverzeichnis IX 9.10 Verzögerungszeit und Impulsflanke (74AC-Reihe) 209 9.11 Speisestrom und Leistungsaufnahme (74AC-Reihe) 212 10 Impulsgeneratoren 214 10.1 Impulsgeneratoren mit TTL-Schaltungen 214 10.2 Impulsgeneratoren mit CMOS-Schaltungen 217 10.3 Taktgeber 219 10.4 Typenübersicht und Pinbelegung von Oszillatorschaltungen 222 11 Spezielle Schaltungsfunktionen 224 11.1 Monoflops 224 11.2 Schmitt-Trigger 228 11.3 Prellfreier Schalter 230 11.4 Flankentriggerung 230 11.5 Impulsausblendung 231 11.6 Flankenversteilerung 231 11.7 Impulsverzögerung 232 11.8 Typenübersicht und Pinbelegung von Monoflop- und Schmitt-Trigger- Schaltungen 235 12 Zähler und Teiler 237 12.1 Allgemeine Merkmale 237 12.2 Unterschied zwischen Zähler und Teiler 240 12.3 Codes von Zählern 241 12.4 Synchrone Zähler 252 12.5 Asynchrone Zähler 255 12.6 Dezimal- oder dekadische Zähler 262 12.7 Vorwärts- und Rückwärtszähler 262 12.8 Ringzähler und Johnson-Zähler 264 12.9 Praktische Zählerschaltungen 267 12.10 Eigenschaften von TTL-Zählerschaltungen 268 12.11 Typenübersicht und Pinbelegung von Zählerschaltungen 286 13 Schieberegister 294 13.1 Allgemeine Merkmale 294 13.2 Ansteuerbedingungen 296 13.3 Serielle und parallele Eingabe/Ausgabe 297 13.4 Rechts- und Rechts/Links-Schieberegister 299 13.5 Typenübersicht und Pinbelegung von Schieberegisterschaltungen 301 14 Decodierer 306 14.1 Allgemeine Begriffe 306 14.2 Prinzip der Decodierung 307 14.3 Decodierschaltungen für 2- bis 6stellige Codewörter 308 14.4 Praktische Forderungen 312 14.5 Umcodierer 315 14.6 Typenübersicht und Pinbelegung von Decodierschaltungen 320
X Inhaltsverzeichnis 15 Multiplexer 326 15.1 Wirkungsweise 326 15.2 Typenübersicht und Pinbelegung von Multiplexerschaltungen 327 16 Addierer 333 16.1 Addition bei verschiedenen Codes 333 16.2 Halbaddierer 337 16.3 Volladdierer 338 16.4 Typenübersicht und Pinbelegung von Addiererschaltungen 340 17 Programmierbare integrierte Schaltungen (PLDs) 344 17.1 Allgemeine Eigenschaften 344 17.2 PROM-Schaltungen 345 17.3 PAL-Schaltungen 348 17.4 EPLD-Schaltungen 351 18 Stromtreiber 356 18.1 Interfaceschaltungen 356 18.2 Allgemeine Eigenschaften 356 18.3 Ausgangsstufen für Treiber 357 18.4 Gesteuerte Konstantstromquelle 360 18.5 Treiber für TTL-Eingänge (Buffer) 362 18.6 Treiber für CMOS-Eingänge (Buffer) 363 18.7 Treiber für allgemeine Anwendungen 363 18.8 Treiber mit Stromaufnahme (Sink-Strom) 364 18.9 Treiber mit Stromabgabe (Source-Strom) 369 18.10 Typenübersicht und Pinbelegung von Stromtreiber- und Buffer- Schaltungen (mit TP- und OC-Ausgang) 370 19 Leitungstreiber und -empfänger 379 19.1 Leitungen zur Impulsübertragung 379 19.2 Sammelleitung (Bus) 384 19.3 Leitungsanpassung 390 19.4 Unsymmetrische Leitungen 393 19.5 Symmetrische Leitungen 405 19.6 Störsicherheit 412 19.7 Standards für Leitungen und Bussysteme (Schnittstellen) 415 19.8 Typenübersicht und Pinbelegung von Leitungstreiber- und -empfängerschaltungen 418 20 Langsame störsichere Logikbaureihen 440 20.1 HIOO-Baureihe 441 20.2 FZlOO-Baureihe 443 Anhang I TTL- und CMOS-Schaltungen der Baureihen 74 (Typenspektrum) 446 II CMOS-Schaltungen der Baureihen 4000 (Typenspektrum) 469 Literaturverzeichnis 475 Stichwortverzeichnis 477