L'article considerarà la lògica TTL, que encara s'utilitza en algunes branques de la tecnologia. En total hi ha diversos tipus de lògica: transistor-transistor (TTL), díode-transistor (DTL), basat en transistors MOS (CMOS), així com basat en transistors bipolars i CMOS. Els primers microcircuits que es van utilitzar àmpliament van ser els que es van construir amb tecnologies TTL. Però no es poden ignorar altres tipus de lògica que encara s'utilitzen en tecnologia.
Lògica díode-transistor
Usant díodes semiconductors ordinaris, podeu obtenir l'element lògic més senzill (el diagrama es mostra a continuació). Aquest element en lògica s'anomena "2I". Quan s'aplica un potencial zero a qualsevol entrada (o ambdues alhora), llavors un corrent elèctric començarà a fluir a través de la resistència. En aquest cas, es produeix una caiguda de tensió important. Es pot concloure que a la sortida de l'element el potencial serà igual aunitat, si això s'aplica exactament a les dues entrades al mateix temps. En altres paraules, amb l'ajuda d'aquest esquema, s'implementa l'operació lògica "2AND".
El nombre de díodes semiconductors determina quantes entrades tindrà l'element. Quan s'utilitzen dos semiconductors, s'implementa el circuit "2I", tres - "3I", etc. En els microcircuits moderns, es produeix un element amb vuit díodes ("8I"). Un gran desavantatge de la lògica DTL és un nivell molt petit de capacitat de càrrega. Per aquest motiu, s'ha de connectar un amplificador de transistor bipolar a l'element lògic.
Però és molt més convenient implementar la lògica en transistors amb diversos emissors addicionals. En aquests circuits lògics TTL, s'utilitza un transistor multiemissor, en lloc de díodes semiconductors connectats en paral·lel. Aquest element és similar en principi a "2I". però a la sortida només es pot obtenir un alt nivell de potencial si les dues entrades tenen el mateix valor al mateix temps. En aquest cas, no hi ha corrent emissor i les transicions estan bloquejades. La figura mostra un circuit lògic típic que utilitza transistors.
Circuits inversors en elements lògics
Amb l'ajuda d'un amplificador, resulta invertir el senyal a la sortida del component. Els elements del tipus "AND-NOT" s'indiquen als microcircuits en sèrie de l'avió. Per exemple, un microcircuit de la sèrie K155LA3 té en el seu disseny elements del tipus "2I-NOT" en una quantitat de quatre peces. A partir d'aquest element es fa un dispositiu inversor. S'utilitza un díode semiconductor.
Si necessiteu fusionar-vosdiversos elements lògics del tipus "AND" segons els circuits "OR" (o si cal implementar els elements lògics "OR"), els transistors s'han de connectar en paral·lel als punts indicats al diagrama. En aquest cas, només s'obté una cascada a la sortida. En aquesta foto es mostra un element lògic del tipus "2OR-NO":
Aquests elements estan disponibles en microcircuits, que es denoten amb les lletres LR. Però la lògica TTL del tipus "OR-NOT" es denota amb l'abreviatura LE, per exemple, K153LE5. Té quatre elements lògics "2OR-NO" integrats alhora.
Nivells lògics IC
En la tecnologia moderna s'utilitzen microcircuits amb lògica TTL, que s'alimenten amb 3 i 5 V. Però només el nivell lògic d'un i zero no depèn de la tensió. És per aquest motiu que no hi ha necessitat d'ajustament addicional de microcircuits. El gràfic següent mostra el nivell de tensió admissible a la sortida de l'element.
La tensió en un estat incert a l'entrada del microcircuit, en comparació amb la sortida, és permesa dins de límits més petits. I aquest gràfic mostra els límits dels nivells d'una unitat lògica i zero per als microcircuits de tipus TTL.
Activació del díode Schottky
Però els interruptors de transistors simples tenen un gran inconvenient: tenen un mode de saturació quan funcionen en estat obert. Per tal que l'excés de portadors es dissolgui i el semiconductor no es saturi, s'encén un díode semiconductor entre la base i el col·lector. La figura mostramanera de connectar el díode Schottky i el transistor.
Un díode Schottky té un llindar de tensió d'aproximadament 0,2-0,4 V, mentre que una unió p-n de silici té un llindar de tensió d'almenys 0,7 V. I això és molt inferior a la vida útil d'un tipus minoritari de portadors en un cristall semiconductor. El díode Schottky permet mantenir el transistor a causa del llindar baix per obrir la unió. És per aquest motiu que s'impedeix que el triode entri en mode.
Quines són les famílies de microcircuits TTL
En general, els microcircuits d'aquest tipus s'alimenten amb fonts de 5 V. Hi ha anàlegs estrangers d'elements domèstics: la sèrie SN74. Però després de la sèrie ve un número digital, que indica el nombre i el tipus de components lògics. El microcircuit SN74S00 conté elements lògics 2I-NOT. Hi ha microcircuits el rang de temperatura dels quals és més estès: K133 nacional i SN54 estranger.
Els microcircuits russos, de composició similar a l'SN74, es van produir sota la designació K134. Els microcircuits estrangers, el consum d'energia i la velocitat dels quals són baixos, tenen al final la lletra L. Els microcircuits estrangers amb la lletra S al final tenen homòlegs nacionals en què el número 1 s'ha substituït per 5. Per exemple, el conegut K555 o K531. Actualment, es produeixen diversos tipus de microcircuits de la sèrie K1533, en els quals la velocitat i el consum d'energia són molt baixos.
Portes lògiques CMOS
Els microcircuits que tenen transistors complementaris es basen en elements MOS amb canals p i n. Amb l'ajuda d'unpotencial, s'obre un transistor de canal p. Quan es forma un "1" lògic, el transistor superior s'obre i l'inferior es tanca. En aquest cas, no passa corrent pel microcircuit. Quan es forma un "0", el transistor inferior s'obre i el superior es tanca. En aquest cas, el corrent flueix pel microcircuit. Un exemple de l'element lògic més senzill és un inversor.
Tingueu en compte que els CI CMOS no consumeixen corrent en mode estàtic. El consum de corrent només comença quan es passa d'un estat a un altre element lògic. La lògica TTL d'aquests elements es caracteritza per un baix consum d'energia. La figura mostra un diagrama d'un element del tipus "NAND", compilat en transistors CMOS.
Un circuit de càrrega activa està construït sobre dos transistors. Si cal formar un alt potencial, aquests semiconductors s'obren, i un de baix es tanca. Tingueu en compte que la lògica transistor-transistor (TTL) es basa en el funcionament de les tecles. Els semiconductors del braç superior s'obren, i al braç inferior es tanquen. En aquest cas, en mode estàtic, el microcircuit no consumirà corrent de la font d'alimentació.
