Artiklen vil overveje TTL-logikken, som stadig bruges i nogle grene af teknologien. I alt er der flere typer logik: transistor-transistor (TTL), diode-transistor (DTL), baseret på MOS-transistorer (CMOS), samt baseret på bipolære transistorer og CMOS. De allerførste mikrokredsløb, der blev meget brugt, var dem, der blev bygget ved hjælp af TTL-teknologier. Men andre typer logik, der stadig bruges i teknologi, kan ikke ignoreres.
Diode-transistorlogik
Ved at bruge almindelige halvlederdioder kan du få det enkleste logiske element (diagrammet er vist nedenfor). Dette element i logikken kaldes "2I". Når der påføres nulpotentiale til enhver input (eller begge dele på én gang), begynder en elektrisk strøm at strømme gennem modstanden. I dette tilfælde opstår der et betydeligt spændingsfald. Det kan konkluderes, at ved udgangen af elementet vil potentialet være lig medenhed, hvis dette præcist anvendes på begge indgange på samme tid. Med andre ord, ved hjælp af et sådant skema implementeres den logiske operation "2AND".
Antallet af halvlederdioder bestemmer, hvor mange indgange elementet vil have. Ved brug af to halvledere implementeres "2I"-kredsløbet, tre - "3I" osv. I moderne mikrokredsløb produceres et element med otte dioder ("8I"). en stor ulempe ved DTL-logik er en meget lille belastningskapacitet. Af denne grund skal en bipolær transistorforstærker tilsluttes det logiske element.
Men det er meget mere praktisk at implementere logik på transistorer med flere ekstra emittere. I sådanne TTL logiske kredsløb bruges en multi-emitter transistor i stedet for halvlederdioder forbundet parallelt. Dette element ligner i princippet "2I". men ved udgangen kan et højt potentialeniveau kun opnås, hvis de to input har samme værdi på samme tid. I dette tilfælde er der ingen emitterstrøm, og overgangene er blokeret. Figuren viser et typisk logisk kredsløb, der bruger transistorer.
Inverterkredsløb på logiske elementer
Ved hjælp af en forstærker viser det sig at invertere signalet ved udgangen af komponenten. Elementer af typen "AND-NOT" er angivet i flyets serielle mikrokredsløb. For eksempel har et mikrokredsløb af K155LA3-serien i sine designelementer af typen "2I-NOT" i mængden af fire stykker. Baseret på dette element er der lavet en inverter-enhed. Dette bruger en halvlederdiode.
Hvis du har brug for at fletteflere logiske elementer af "AND"-typen i henhold til "OR"-kredsløbene (eller hvis det er nødvendigt at implementere de logiske elementer "OR"), så skal transistorerne forbindes parallelt på de punkter, der er angivet på diagrammet. I dette tilfælde opnås kun én kaskade ved udgangen. Et logisk element af typen "2OR-NOT" er vist på dette billede:
Disse elementer er tilgængelige i mikrokredsløb, som er angivet med bogstaverne LR. Men TTL-logikken af typen "ELLER-NOT" er angivet med forkortelsen LE, for eksempel K153LE5. Den har fire logiske elementer "2OR-NOT" indbygget på én gang.
IC logiske niveauer
I moderne teknologi bruges mikrokredsløb med TTL-logik, som er drevet af 3 og 5 V. Men kun det logiske niveau på en og nul afhænger ikke af spændingen. Det er af denne grund, at der ikke er behov for yderligere tilpasning af mikrokredsløb. Grafen nedenfor viser det tilladte spændingsniveau ved udgangen af elementet.
Spænding i usikker tilstand ved indgangen til mikrokredsløbet, i sammenligning med udgangen, er tilladt inden for mindre grænser. Og denne graf viser grænserne for niveauerne af en logisk enhed og nul for TTL-type mikrokredsløb.
Tænder Schottky-dioden
Men simple transistorkontakter har én stor ulempe - de har en mætningstilstand, når de arbejder i åben tilstand. For at overskydende bærere skal opløses, og halvlederen ikke bliver mættet, tændes en halvlederdiode mellem basen og kollektoren. Figuren visermåde at forbinde Schottky-diode og transistor på.
En Schottky-diode har en spændingstærskel på omkring 0,2-0,4 V, mens en silicium p-n-junction har en spændingstærskel på mindst 0,7 V. Og dette er meget mindre end levetiden for en minoritetstype af bærere i en halvlederkrystal. Schottky-dioden giver dig mulighed for at beholde transistoren på grund af den lave tærskel for åbning af krydset. Det er af denne grund, at trioden er forhindret i at gå i mode.
Hvad er familierne til TTL-mikrokredsløb
Sædvanligvis er mikrokredsløb af denne type drevet af kilder på 5 V. Der er udenlandske analoger af indenlandske elementer - SN74-serien. Men efter serien kommer et digit alt tal, som angiver antallet og typen af logiske komponenter. SN74S00 mikrokredsløbet indeholder 2I-NOT logiske elementer. Der er mikrokredsløb, hvis temperaturområde er mere udvidet - indenlandsk K133 og udenlandsk SN54.
Russiske mikrokredsløb med samme sammensætning som SN74, blev produceret under betegnelsen K134. Udenlandske mikrokredsløb, hvis strømforbrug og hastighed er lavt, har i slutningen bogstavet L. Udenlandske mikrokredsløb med bogstavet S i enden har hjemlige modstykker, hvor tallet 1 er erstattet af 5. For eksempel den velkendte K555 eller K531. I dag produceres der flere typer af K1533-seriens mikrokredsløb, hvor hastigheden og strømforbruget er meget lavt.
CMOS logiske porte
Mikrokredsløb, der har komplementære transistorer, er baseret på MOS-elementer med p- og n-kanaler. Med hjælp fra enpotentiale åbner en p-kanal transistor. Når et logisk "1" dannes, åbner den øvre transistor, og den nederste lukker. I dette tilfælde løber der ingen strøm gennem mikrokredsløbet. Når et "0" dannes, åbner den nederste transistor, og den øverste lukker. I dette tilfælde løber strømmen gennem mikrokredsløbet. Et eksempel på det enkleste logiske element er en inverter.
Bemærk venligst, at CMOS IC'er ikke trækker strøm i statisk tilstand. Strømforbrug begynder kun, når der skiftes fra en tilstand til et andet logisk element. TTL-logik på sådanne elementer er kendetegnet ved lavt strømforbrug. Figuren viser et diagram af et element af "NAND"-typen, kompileret på CMOS-transistorer.
Et aktivt belastningskredsløb er bygget på to transistorer. Hvis det er nødvendigt at danne et højt potentiale, åbner disse halvledere, og et lavt lukker. Bemærk venligst, at transistor-transistor-logik (TTL) er baseret på betjeningen af tasterne. Halvledere i overarmen åbner, og i underarmen lukker de. I dette tilfælde vil mikrokredsløbet i statisk tilstand ikke bruge strøm fra strømkilden.
