Artikeln kommer att överväga TTL-logiken, som fortfarande används inom vissa teknikgrenar. Tot alt finns det flera typer av logik: transistor-transistor (TTL), diod-transistor (DTL), baserad på MOS-transistorer (CMOS), samt baserad på bipolära transistorer och CMOS. De allra första mikrokretsarna som användes allmänt var de som byggdes med hjälp av TTL-teknik. Men andra typer av logik som fortfarande används inom teknik kan inte ignoreras.
Diod-transistorlogik
Med vanliga halvledardioder kan du få det enklaste logiska elementet (diagrammet visas nedan). Detta element i logiken kallas "2I". När nollpotential appliceras på någon ingång (eller båda samtidigt), kommer en elektrisk ström att börja flyta genom motståndet. I detta fall uppstår ett betydande spänningsfall. Man kan dra slutsatsen att vid elementets utgång kommer potentialen att vara lika medenhet, om detta tillämpas exakt på båda ingångarna samtidigt. Med andra ord, med hjälp av ett sådant schema, implementeras den logiska operationen "2AND".
Antalet halvledardioder avgör hur många ingångar elementet kommer att ha. Vid användning av två halvledare implementeras "2I"-kretsen, tre - "3I", etc. I moderna mikrokretsar produceras ett element med åtta dioder ("8I"). en stor nackdel med DTL-logik är en mycket liten nivå av lastkapacitet. Av denna anledning måste en bipolär transistorförstärkare anslutas till det logiska elementet.
Men det är mycket bekvämare att implementera logik på transistorer med flera extra sändare. I sådana TTL-logiska kretsar används en multi-emittertransistor istället för parallellkopplade halvledardioder. Detta element liknar i princip "2I". men vid utgången kan en hög potential erhållas endast om de två ingångarna har samma värde samtidigt. I det här fallet finns det ingen emitterström, och övergångarna är blockerade. Figuren visar en typisk logisk krets som använder transistorer.
Växelriktarkretsar på logiska element
Med hjälp av en förstärkare visar det sig invertera signalen vid utgången av komponenten. Element av typen "AND-NOT" indikeras i flygplanets seriemikrokretsar. Till exempel har en mikrokrets av K155LA3-serien i sina designelement av typen "2I-NOT" i mängden fyra stycken. Baserat på detta element görs en inverteranordning. Detta använder en halvledardiod.
Om du behöver slå sammanflera logiska element av typen "OCH" enligt "ELLER"-kretsarna (eller om det är nödvändigt att implementera de logiska elementen "OR"), måste transistorerna kopplas parallellt vid de punkter som anges på diagrammet. I detta fall erhålls endast en kaskad vid utgången. Ett logiskt element av typen "2OR-NOT" visas på detta foto:
Dessa element finns i mikrokretsar, som betecknas med bokstäverna LR. Men TTL-logiken av typen "OR-NOT" betecknas med förkortningen LE, till exempel K153LE5. Den har fyra logiska element "2OR-NOT" inbyggda samtidigt.
IC logiska nivåer
I modern teknik används mikrokretsar med TTL-logik, som drivs av 3 och 5 V. Men bara den logiska nivån ett och noll beror inte på spänningen. Det är av denna anledning som det inte finns något behov av ytterligare matchning av mikrokretsar. Grafen nedan visar den tillåtna spänningsnivån vid elementets utgång.
Spänning i osäkert tillstånd vid mikrokretsens ingång, i jämförelse med utgången, är tillåten inom mindre gränser. Och den här grafen visar gränserna för nivåerna för en logisk enhet och noll för mikrokretsar av TTL-typ.
Att slå på Schottky-dioden
Men enkla transistoromkopplare har en stor nackdel - de har ett mättnadsläge när de arbetar i öppet tillstånd. För att överflödiga bärare ska lösas upp och halvledaren inte ska mättas, slås en halvledardiod på mellan basen och kollektorn. Bilden visarsätt att ansluta Schottky-diod och transistor.
En Schottky-diod har en spänningströskel på cirka 0,2-0,4 V, medan en p-n-övergång av kisel har en spänningströskel på minst 0,7 V. Och detta är mycket mindre än livslängden för en minoritetstyp av bärare i en halvledarkristall. Schottky-dioden låter dig behålla transistorn på grund av den låga tröskeln för att öppna korsningen. Det är av denna anledning som trioden hindras från att gå in i läge.
Vilka är familjerna till TTL-mikrokretsar
Vanligtvis drivs mikrokretsar av denna typ av källor på 5 V. Det finns utländska analoger av inhemska element - SN74-serien. Men efter serien kommer ett digit alt nummer, som anger antalet och typen av logiska komponenter. SN74S00-mikrokretsen innehåller 2I-NOT logiska element. Det finns mikrokretsar vars temperaturområde är mer utökat - inhemska K133 och utländska SN54.
Ryska mikrokretsar, med liknande sammansättning som SN74, tillverkades under beteckningen K134. Utländska mikrokretsar, vars strömförbrukning och hastighet är låg, har bokstaven L i slutet. Utländska mikrokretsar med bokstaven S i slutet har inhemska motsvarigheter där siffran 1 har ersatts av 5. Till exempel den välkända K555 eller K531. Idag tillverkas flera typer av mikrokretsar i K1533-serien, där hastigheten och strömförbrukningen är mycket låg.
CMOS logiska grindar
Mikrokretsar som har komplementära transistorer är baserade på MOS-element med p- och n-kanaler. Med hjälp av enpotential öppnas en p-kan altransistor. När en logisk "1" bildas öppnas den övre transistorn och den nedre stängs. I detta fall flyter ingen ström genom mikrokretsen. När en "0" bildas öppnas den nedre transistorn och den övre stängs. I detta fall flyter ström genom mikrokretsen. Ett exempel på det enklaste logiska elementet är en växelriktare.
Observera att CMOS-IC inte drar ström i statiskt läge. Strömförbrukningen börjar först när man byter från ett tillstånd till ett annat logiskt element. TTL-logik på sådana element kännetecknas av låg strömförbrukning. Figuren visar ett diagram över ett element av typen "NAND", kompilerat på CMOS-transistorer.
En aktiv belastningskrets är byggd på två transistorer. Om det är nödvändigt att bilda en hög potential öppnas dessa halvledare och en låg stängs. Observera att transistor-transistor-logik (TTL) är baserad på tangenternas funktion. Halvledare i överarmen öppnar sig, och i underarmen stänger de. I det här fallet, i statiskt läge, kommer mikrokretsen inte att förbruka ström från strömkällan.
