Articolul va lua în considerare logica TTL, care este încă folosită în unele ramuri ale tehnologiei. În total, există mai multe tipuri de logică: tranzistor-tranzistor (TTL), diodă-tranzistor (DTL), bazat pe tranzistori MOS (CMOS), precum și bazat pe tranzistori bipolari și CMOS. Primele microcircuite care au fost utilizate pe scară largă au fost cele care au fost construite folosind tehnologii TTL. Dar alte tipuri de logică care sunt încă folosite în tehnologie nu pot fi ignorate.
Diodă-tranzistor logic
Folosind diode semiconductoare obișnuite, puteți obține cel mai simplu element logic (diagrama este prezentată mai jos). Acest element din logică se numește „2I”. Când se aplică potențial zero la orice intrare (sau ambele simultan), atunci un curent electric va începe să curgă prin rezistor. În acest caz, apare o cădere semnificativă de tensiune. Se poate concluziona că la ieșirea elementului potențialul va fi egal cuunitate, dacă aceasta se aplică exact ambelor intrări în același timp. Cu alte cuvinte, cu ajutorul unei astfel de scheme, este implementată operația logică „2ȘI”.
Numărul de diode semiconductoare determină câte intrări va avea elementul. Când se utilizează doi semiconductori, este implementat circuitul „2I”, trei - „3I”, etc. În microcircuitele moderne, este produs un element cu opt diode („8I”). un mare dezavantaj al logicii DTL este un nivel foarte mic de capacitate de încărcare. Din acest motiv, la elementul logic trebuie conectat un amplificator cu tranzistor bipolar.
Dar este mult mai convenabil să implementați logica pe tranzistoare cu mai mulți emițători suplimentari. În astfel de circuite logice TTL, se folosește un tranzistor cu mai mulți emițători, mai degrabă decât diode semiconductoare conectate în paralel. Acest element este similar în principiu cu „2I”. dar la ieșire se poate obține un nivel ridicat de potențial numai dacă cele două intrări au aceeași valoare în același timp. În acest caz, nu există curent de emițător, iar tranzițiile sunt blocate. Figura prezintă un circuit logic tipic care utilizează tranzistori.
Circuite invertor pe elemente logice
Cu ajutorul unui amplificator, se dovedește a inversa semnalul la ieșirea componentei. Elementele de tip „ȘI-NU” sunt indicate în microcircuitele seriale ale aeronavei. De exemplu, un microcircuit din seria K155LA3 are în design elemente de tip „2I-NOT” în cantitate de patru piese. Pe baza acestui element se realizează un dispozitiv invertor. Aceasta folosește o diodă semiconductoare.
Dacă trebuie să fuzionațimai multe elemente logice de tip „ȘI” conform circuitelor „SAU” (sau dacă este necesară implementarea elementelor logice „SAU”), atunci tranzistoarele trebuie conectate în paralel în punctele indicate pe diagramă. În acest caz, la ieșire se obține o singură cascadă. Un element logic de tipul „2SAU-NU” este afișat în această fotografie:
Aceste elemente sunt disponibile în microcircuite, care sunt notate cu literele LR. Dar logica TTL de tipul „SAU-NU” este indicată prin abrevierea LE, de exemplu, K153LE5. Are patru elemente logice „2SAU-NU” încorporate simultan.
niveluri logice IC
În tehnologia modernă se folosesc microcircuite cu logică TTL, care sunt alimentate la 3 și 5 V. Dar numai nivelul logic de unu și zero nu depinde de tensiune. Din acest motiv, nu este nevoie de o potrivire suplimentară a microcircuitelor. Graficul de mai jos arată nivelul de tensiune permis la ieșirea elementului.
Tensiunea într-o stare incertă la intrarea microcircuitului, în comparație cu ieșirea, este permisă în limite mai mici. Și acest grafic arată limitele nivelurilor unei unități logice și zero pentru microcircuite de tip TTL.
Pornirea diodei Schottky
Dar comutatoarele simple cu tranzistori au un mare dezavantaj - au un mod de saturație atunci când funcționează în stare deschisă. Pentru ca purtătorii în exces să se dizolve și semiconductorul să nu fie saturat, o diodă semiconductoare este pornită între bază și colector. Figura aratămodalitate de a conecta dioda Schottky și tranzistorul.
O diodă Schottky are un prag de tensiune de aproximativ 0,2-0,4 V, în timp ce o joncțiune p-n din siliciu are un prag de tensiune de cel puțin 0,7 V. Și aceasta este mult mai mică decât durata de viață a unui tip minoritar de purtători într-un cristal semiconductor. Dioda Schottky vă permite să păstrați tranzistorul datorită pragului scăzut pentru deschiderea joncțiunii. Din acest motiv, trioda este împiedicată să intre în modul.
Care sunt familiile de microcircuite TTL
De obicei, microcircuitele de acest tip sunt alimentate de surse de 5 V. Există analogi străini ai elementelor interne - seria SN74. Dar după serie vine un număr digital, care indică numărul și tipul componentelor logice. Microcircuitul SN74S00 conține elemente logice 2I-NOT. Există microcircuite al căror interval de temperatură este mai extins - K133 autohton și SN54 străin.
Microcircuite rusești, similare ca compoziție cu SN74, au fost produse sub denumirea K134. Microcircuitele străine, al căror consum de putere și viteză sunt reduse, au la sfârșit litera L. Microcircuitele străine cu litera S la capăt au corespondente autohtone în care numărul 1 a fost înlocuit cu 5. De exemplu, binecunoscutul K555 sau K531. Astăzi, sunt produse mai multe tipuri de microcircuite din seria K1533, în care viteza și consumul de energie sunt foarte mici.
porți logice CMOS
Microcircuite care au tranzistori complementari se bazează pe elemente MOS cu canale p și n. Cu ajutorul unuiapotențial, se deschide un tranzistor cu canal p. Când se formează un „1” logic, tranzistorul superior se deschide, iar cel inferior se închide. În acest caz, nu trece curent prin microcircuit. Când se formează un „0”, tranzistorul inferior se deschide, iar cel superior se închide. În acest caz, curentul trece prin microcircuit. Un exemplu de cel mai simplu element logic este un invertor.
Rețineți că circuitele integrate CMOS nu consumă curent în modul static. Consumul de curent începe doar la trecerea de la o stare la un alt element logic. Logica TTL pe astfel de elemente se caracterizează printr-un consum redus de energie. Figura prezintă o diagramă a unui element de tip „NAND”, compilat pe tranzistoare CMOS.
Un circuit de sarcină activă este construit pe două tranzistoare. Dacă este necesar să se formeze un potențial ridicat, acești semiconductori se deschid, iar unul scăzut se închide. Vă rugăm să rețineți că logica tranzistor-tranzistor (TTL) se bazează pe funcționarea tastelor. Semiconductorii din brațul superior se deschid, iar în brațul inferior se închid. În acest caz, în modul static, microcircuitul nu va consuma curent de la sursa de alimentare.
