U članku će se razmatrati TTL logika, koja se još uvijek koristi u nekim granama tehnologije. Ukupno postoji nekoliko tipova logike: tranzistor-tranzistor (TTL), dioda-tranzistor (DTL), baziran na MOS tranzistorima (CMOS), kao i na bazi bipolarnih tranzistora i CMOS-a. Prva mikro kola koja su se široko koristila bila su ona koja su napravljena pomoću TTL tehnologije. Ali druge vrste logike koje se još uvijek koriste u tehnologiji ne mogu se zanemariti.
Diodno-tranzistorska logika
Koristeći obične poluvodičke diode, možete dobiti najjednostavniji logički element (dijagram je prikazan ispod). Ovaj element u logici se zove "2I". Kada se nulti potencijal primeni na bilo koji ulaz (ili oba odjednom), električna struja će početi da teče kroz otpornik. U tom slučaju dolazi do značajnog pada napona. Može se zaključiti da će na izlazu elementa potencijal biti jednakjedinicu, ako se to tačno primjenjuje na oba ulaza u isto vrijeme. Drugim riječima, uz pomoć takve šeme implementira se logička operacija "2AND".
Broj poluvodičkih dioda određuje koliko će ulaza element imati. Kada se koriste dva poluvodiča, implementira se kolo "2I", tri - "3I" itd. U modernim mikro krugovima proizvodi se element sa osam dioda ("8I"). veliki nedostatak DTL logike je vrlo mali nivo nosivosti. Iz tog razloga, bipolarno tranzistorsko pojačalo mora biti povezano na logički element.
Ali mnogo je zgodnije implementirati logiku na tranzistori sa nekoliko dodatnih emitera. U takvim TTL logičkim krugovima koristi se tranzistor s više emitera, a ne paralelno spojene poluvodičke diode. Ovaj element je u principu sličan "2I". ali na izlazu se visok nivo potencijala može dobiti samo ako dva ulaza imaju istu vrijednost u isto vrijeme. U ovom slučaju nema struje emitera, a prijelazi su blokirani. Slika prikazuje tipično logičko kolo koje koristi tranzistore.
Inverterska kola na logičkim elementima
Uz pomoć pojačala, ispada da invertuje signal na izlazu komponente. Elementi tipa "I-NE" su naznačeni u serijskim mikro krugovima aviona. Na primjer, mikrokolo serije K155LA3 u svom dizajnu ima elemente tipa "2I-NOT" u količini od četiri komada. Na osnovu ovog elementa izrađuje se inverterski uređaj. Ovo koristi jednu poluvodičku diodu.
Ako trebate spojitinekoliko logičkih elemenata tipa "AND" prema krugovima "ILI" (ili ako je potrebno implementirati logičke elemente "ILI"), tada tranzistori moraju biti povezani paralelno u točkama naznačenim na dijagramu. U ovom slučaju na izlazu se dobija samo jedna kaskada. Logički element tipa "2ILI-NE" prikazan je na ovoj fotografiji:
Ovi elementi su dostupni u mikro krugovima, koji su označeni slovima LR. Ali TTL logika tipa "ILI-NE" označena je skraćenicom LE, na primjer, K153LE5. Ima četiri logička elementa "2ILI-NE" ugrađena odjednom.
IC logički nivoi
U savremenoj tehnologiji koriste se mikro kola sa TTL logikom, koja se napajaju od 3 i 5 V. Ali samo logički nivo jedan i nula ne zavisi od napona. Iz tog razloga nema potrebe za dodatnim usklađivanjem mikrokola. Grafikon ispod prikazuje dozvoljeni nivo napona na izlazu elementa.
Napon u nesigurnom stanju na ulazu mikrokola, u poređenju sa izlazom, dozvoljen je u manjim granicama. A ovaj grafikon pokazuje granice nivoa logičke jedinice i nule za mikrokola tipa TTL.
Uključivanje Schottky diode
Ali jednostavni tranzistorski prekidači imaju jedan veliki nedostatak - imaju način zasićenja kada rade u otvorenom stanju. Kako bi se višak nosača otopio i poluvodič ne bi bio zasićen, između baze i kolektora se uključuje poluvodička dioda. Slika pokazujenačin povezivanja Schottky diode i tranzistora.
A Šotkijeva dioda ima prag napona od oko 0,2-0,4 V, dok silicijumski p-n spoj ima prag napona od najmanje 0,7 V. A to je mnogo manje od životnog veka manjinskog tipa nosača u poluprovodnički kristal. Schottky dioda vam omogućava da zadržite tranzistor zbog niskog praga za otvaranje spoja. Iz tog razloga je trioda spriječena da pređe u mod.
Koje su porodice TTL mikrokola
Uobičajeno, mikro kola ovog tipa se napajaju iz izvora od 5 V. Postoje strani analozi domaćih elemenata - serija SN74. Ali nakon serije dolazi digitalni broj, koji označava broj i vrstu logičkih komponenti. SN74S00 mikrokolo sadrži 2I-NOT logičke elemente. Postoje mikrokrugovi čiji je temperaturni raspon prošireniji - domaći K133 i strani SN54.
Ruska mikro kola, po sastavu slična SN74, proizvedena su pod oznakom K134. Strana mikro kola, čija je potrošnja i brzina mala, na kraju imaju slovo L. Strana mikro kola sa slovom S na kraju imaju domaće parnjake u kojima je broj 1 zamijenjen sa 5. Na primjer, dobro poznati K555 ili K531. Danas se proizvodi nekoliko tipova mikro kola serije K1533, u kojima su brzina i potrošnja energije veoma niski.
CMOS logičke kapije
Mikro kola koja imaju komplementarne tranzistore su bazirana na MOS elementima sa p- i n-kanalima. Uz pomoć jednogpotencijal, otvara se p-kanalni tranzistor. Kada se formira logička "1", gornji se tranzistor otvara, a donji zatvara. U tom slučaju struja ne teče kroz mikrokolo. Kada se formira "0", donji tranzistor se otvara, a gornji zatvara. U tom slučaju struja teče kroz mikrokolo. Primjer najjednostavnijeg logičkog elementa je pretvarač.
Imajte na umu da CMOS IC ne crpe struju u statičkom modu. Potrošnja struje počinje tek pri prelasku iz jednog stanja u drugi logički element. TTL logiku na takvim elementima karakterizira niska potrošnja energije. Na slici je prikazan dijagram elementa tipa "NAND", sastavljen na CMOS tranzistorima.
Kolo aktivnog opterećenja izgrađeno je na dva tranzistora. Ako je potrebno formirati veliki potencijal, ovi poluvodiči se otvaraju, a nizak se zatvara. Imajte na umu da se tranzistor-tranzistorska logika (TTL) zasniva na radu tipki. Poluprovodnici u nadlaktici se otvaraju, au donjoj se zatvaraju. U ovom slučaju, u statičkom načinu rada, mikrokolo neće trošiti struju iz izvora napajanja.
