Der Artikel befasst sich mit der TTL-Logik, die in einigen Technologiezweigen immer noch verwendet wird. Insgesamt gibt es mehrere Arten von Logik: Transistor-Transistor (TTL), Dioden-Transistor (DTL), basierend auf MOS-Transistoren (CMOS) sowie basierend auf Bipolartransistoren und CMOS. Die allerersten Mikrosch altungen, die weit verbreitet waren, waren diejenigen, die mit TTL-Technologien gebaut wurden. Aber andere Arten von Logik, die immer noch in der Technologie verwendet werden, können nicht ignoriert werden.
Dioden-Transistor-Logik
Mit gewöhnlichen Halbleiterdioden können Sie das einfachste Logikelement erh alten (das Diagramm ist unten gezeigt). Dieses Element in der Logik wird "2I" genannt. Wenn an einen beliebigen Eingang (oder beide gleichzeitig) Nullpotential angelegt wird, beginnt ein elektrischer Strom durch den Widerstand zu fließen. In diesem Fall tritt ein erheblicher Spannungsabfall auf. Daraus kann geschlossen werden, dass am Ausgang des Elements das Potential gleich sein wirdEinheit, wenn diese exakt gleichzeitig an beiden Eingängen anliegt. Mit anderen Worten, mit Hilfe eines solchen Schemas wird die logische Operation „2AND“implementiert.
Die Anzahl der Halbleiterdioden bestimmt, wie viele Eingänge das Element haben wird. Bei Verwendung von zwei Halbleitern wird die Sch altung „2I“implementiert, drei - „3I“usw. In modernen Mikrosch altungen wird ein Element mit acht Dioden („8I“) erzeugt. Ein großer Nachteil der DTL-Logik ist eine sehr geringe Ladekapazität. Aus diesem Grund muss ein Bipolartransistor-Verstärker an das Logikelement angeschlossen werden.
Aber es ist viel bequemer, Logik auf Transistoren mit mehreren zusätzlichen Emittern zu implementieren. In solchen TTL-Logiksch altungen wird anstelle von parallel gesch alteten Halbleiterdioden ein Multi-Emitter-Transistor verwendet. Dieses Element ist im Prinzip ähnlich wie "2I". Am Ausgang kann jedoch nur dann ein hohes Potential erh alten werden, wenn beide Eingänge gleichzeitig den gleichen Wert haben. In diesem Fall gibt es keinen Emitterstrom und die Übergänge sind gesperrt. Die Abbildung zeigt eine typische Logiksch altung mit Transistoren.
Invertersch altungen auf Logikelementen
Mit Hilfe eines Verstärkers stellt sich heraus, das Signal am Ausgang der Komponente zu invertieren. Elemente vom Typ "AND-NOT" sind in den seriellen Mikrosch altkreisen des Flugzeugs angegeben. Beispielsweise hat eine Mikrosch altung der Serie K155LA3 in ihren Konstruktionselementen des Typs "2I-NOT" vier Stück. Basierend auf diesem Element wird eine Wechselrichtervorrichtung hergestellt. Dies verwendet eine Halbleiterdiode.
Wenn Sie zusammenführen müssenmehrere logische Elemente vom Typ "UND" gemäß den "ODER"-Sch altungen (oder wenn es notwendig ist, die logischen Elemente "ODER" zu implementieren), müssen die Transistoren an den im Diagramm angegebenen Punkten parallel gesch altet werden. In diesem Fall erhält man am Ausgang nur eine Kaskade. Auf diesem Foto ist ein logisches Element vom Typ "2OR-NOT" dargestellt:
Diese Elemente sind in Mikrosch altungen verfügbar, die mit den Buchstaben LR bezeichnet werden. Die TTL-Logik vom Typ "OR-NOT" wird jedoch mit der Abkürzung LE bezeichnet, beispielsweise K153LE5. Es hat vier logische Elemente „2OR-NOT“auf einmal eingebaut.
IC-Logikpegel
In der modernen Technologie werden Mikrosch altungen mit TTL-Logik verwendet, die mit 3 und 5 V betrieben werden. Aber nur der logische Pegel von Eins und Null hängt nicht von der Spannung ab. Aus diesem Grund ist keine zusätzliche Anpassung von Mikrosch altungen erforderlich. Das folgende Diagramm zeigt den zulässigen Spannungspegel am Ausgang des Elements.
Spannung in einem unsicheren Zustand am Eingang der Mikrosch altung ist im Vergleich zum Ausgang in kleineren Grenzen zulässig. Und dieses Diagramm zeigt die Grenzen der Ebenen einer logischen Einheit und Null für Mikrosch altungen vom TTL-Typ.
Einsch alten der Schottky-Diode
Aber einfache Transistorsch alter haben einen großen Nachteil - sie haben einen Sättigungsmodus, wenn sie im offenen Zustand arbeiten. Damit sich überschüssige Ladungsträger auflösen und der Halbleiter nicht gesättigt wird, wird zwischen Basis und Kollektor eine Halbleiterdiode gesch altet. Die Abbildung zeigtMöglichkeit Schottky-Diode und Transistor zu verbinden.
Eine Schottky-Diode hat eine Spannungsschwelle von etwa 0,2-0,4 V, während ein Silizium-p-n-Übergang eine Spannungsschwelle von mindestens 0,7 V hat. Und das ist viel weniger als die Lebensdauer eines Minoritätstyps von Ladungsträgern in a Halbleiterkristall. Mit der Schottky-Diode können Sie den Transistor aufgrund der niedrigen Schwelle zum Öffnen des Übergangs h alten. Aus diesem Grund wird verhindert, dass die Triode in den Modus geht.
Was sind die Familien von TTL-Mikrosch altungen
Mikrosch altungen dieser Art werden normalerweise von 5-V-Quellen gespeist. Es gibt ausländische Analoga von inländischen Elementen - die SN74-Serie. Aber nach der Reihe kommt eine digitale Zahl, die die Anzahl und Art der logischen Komponenten angibt. Die Mikrosch altung SN74S00 enthält 2I-NOT-Logikelemente. Es gibt Mikrosch altkreise, deren Temperaturbereich größer ist - inländischer K133 und ausländischer SN54.
Russische Mikrosch altkreise mit ähnlicher Zusammensetzung wie SN74 wurden unter der Bezeichnung K134 hergestellt. Ausländische Mikrosch altkreise, deren Stromverbrauch und Geschwindigkeit niedrig sind, haben am Ende den Buchstaben L. Ausländische Mikrosch altkreise mit dem Buchstaben S am Ende haben inländische Gegenstücke, bei denen die Zahl 1 durch 5 ersetzt wurde. Zum Beispiel der bekannte K555 oder K531. Heutzutage werden mehrere Arten von Mikrosch altungen der Serie K1533 hergestellt, bei denen die Geschwindigkeit und der Stromverbrauch sehr gering sind.
CMOS-Logikgatter
Mikrosch altungen mit komplementären Transistoren basieren auf MOS-Elementen mit p- und n-Kanälen. Mit Hilfe einesPotential, ein p-Kanal-Transistor öffnet. Wenn eine logische "1" gebildet wird, öffnet der obere Transistor und der untere schließt. In diesem Fall fließt kein Strom durch die Mikrosch altung. Bei Bildung einer „0“öffnet der untere Transistor und der obere schließt. In diesem Fall fließt Strom durch die Mikrosch altung. Ein Beispiel für das einfachste Logikelement ist ein Inverter.
Bitte beachten Sie, dass CMOS-ICs im statischen Modus keinen Strom ziehen. Der Stromverbrauch beginnt erst beim Umsch alten von einem Zustand in ein anderes Logikelement. Die TTL-Logik solcher Elemente zeichnet sich durch einen geringen Stromverbrauch aus. Die Abbildung zeigt ein Diagramm eines Elements vom Typ "NAND", das auf CMOS-Transistoren zusammengestellt wurde.
Ein aktiver Lastkreis besteht aus zwei Transistoren. Wenn es notwendig ist, ein hohes Potential zu bilden, öffnen diese Halbleiter, und ein niedriger schließt. Bitte beachten Sie, dass die Transistor-Transistor-Logik (TTL) auf der Bedienung der Tasten basiert. Halbleiter im Oberarm öffnen und im Unterarm schließen sie. In diesem Fall verbraucht die Mikrosch altung im statischen Modus keinen Strom aus der Stromquelle.
