Artikkelen vil vurdere TTL-logikken, som fortsatt brukes i noen grener av teknologi. Tot alt er det flere typer logikk: transistor-transistor (TTL), diode-transistor (DTL), basert på MOS-transistorer (CMOS), samt basert på bipolare transistorer og CMOS. De aller første mikrokretsene som ble mye brukt var de som ble bygget ved hjelp av TTL-teknologier. Men andre typer logikk som fortsatt brukes i teknologi kan ikke ignoreres.
Diode-transistorlogikk
Ved å bruke vanlige halvlederdioder kan du få det enkleste logiske elementet (diagrammet er vist nedenfor). Dette elementet i logikk kalles "2I". Når nullpotensial påføres en hvilken som helst inngang (eller begge samtidig), vil en elektrisk strøm begynne å flyte gjennom motstanden. I dette tilfellet oppstår et betydelig spenningsfall. Det kan konkluderes med at ved utgangen av elementet vil potensialet være likenhet, hvis dette er nøyaktig brukt på begge inngangene samtidig. Med andre ord, ved hjelp av et slikt opplegg implementeres den logiske operasjonen "2AND".
Antallet halvlederdioder bestemmer hvor mange innganger elementet vil ha. Ved bruk av to halvledere implementeres "2I"-kretsen, tre - "3I", etc. I moderne mikrokretser produseres et element med åtte dioder ("8I"). en stor ulempe med DTL-logikk er et veldig lite nivå av lastekapasitet. Av denne grunn må en bipolar transistorforsterker kobles til det logiske elementet.
Men det er mye mer praktisk å implementere logikk på transistorer med flere ekstra emittere. I slike TTL logiske kretser brukes en multi-emitter transistor, i stedet for halvlederdioder koblet i parallell. Dette elementet ligner i prinsippet "2I". men ved utgangen kan et høyt nivå av potensial kun oppnås hvis de to inngangene har samme verdi samtidig. I dette tilfellet er det ingen emitterstrøm, og overgangene er blokkert. Figuren viser en typisk logisk krets som bruker transistorer.
Vekselretterkretser på logiske elementer
Ved hjelp av en forsterker viser det seg å invertere signalet ved utgangen til komponenten. Elementer av typen "AND-NOT" er indikert i de serielle mikrokretsene til flyet. For eksempel har en mikrokrets av K155LA3-serien i sine designelementer av typen "2I-NOT" i mengden av fire stykker. Basert på dette elementet lages en inverterenhet. Dette bruker én halvlederdiode.
Hvis du trenger å slå sammenflere logiske elementer av "AND" -typen i henhold til "OR"-kretsene (eller hvis det er nødvendig å implementere de logiske elementene "OR"), må transistorene kobles parallelt på punktene som er angitt på diagrammet. I dette tilfellet oppnås bare én kaskade ved utgangen. Et logisk element av typen "2OR-NOT" vises på dette bildet:
Disse elementene er tilgjengelige i mikrokretser, som er merket med bokstavene LR. Men TTL-logikken av typen "OR-NOT" er betegnet med forkortelsen LE, for eksempel K153LE5. Den har fire logiske elementer «2OR-NOT» innebygd på en gang.
IC logiske nivåer
I moderne teknologi brukes mikrokretser med TTL-logikk, som drives av 3 og 5 V. Men bare det logiske nivået på en og null er ikke avhengig av spenning. Det er av denne grunn at det ikke er behov for ytterligere tilpasning av mikrokretser. Grafen nedenfor viser tillatt spenningsnivå ved utgangen av elementet.
Spenning i usikker tilstand ved inngangen til mikrokretsen, sammenlignet med utgangen, er tillatt innenfor mindre grenser. Og denne grafen viser grensene for nivåene til en logisk enhet og null for TTL-type mikrokretser.
Slå på Schottky-dioden
Men enkle transistorbrytere har én stor ulempe - de har en metningsmodus når de opererer i åpen tilstand. For at overflødige bærere skal løses opp og halvlederen ikke skal mettes, slås en halvlederdiode på mellom basen og kollektoren. Figuren visermåte å koble til Schottky-diode og transistor.
En Schottky-diode har en spenningsterskel på ca. 0,2-0,4 V, mens en silisium-p-n-overgang har en spenningsterskel på minst 0,7 V. Og dette er mye mindre enn levetiden til en minoritetstype bærere i en halvlederkrystall. Schottky-dioden lar deg beholde transistoren på grunn av den lave terskelen for å åpne krysset. Det er av denne grunn at trioden er forhindret fra å gå i modus.
Hva er familiene til TTL-mikrokretser
Vanligvis drives mikrokretser av denne typen av kilder på 5 V. Det finnes utenlandske analoger av innenlandske elementer - SN74-serien. Men etter serien kommer et digit alt tall, som indikerer antall og type logiske komponenter. SN74S00-mikrokretsen inneholder 2I-NOT logiske elementer. Det er mikrokretser hvis temperaturområde er mer utvidet - innenlands K133 og utenlandsk SN54.
Russiske mikrokretser, med samme sammensetning som SN74, ble produsert under betegnelsen K134. Utenlandske mikrokretser, hvis strømforbruk og hastighet er lavt, har bokstaven L på slutten. Utenlandske mikrokretser med bokstaven S på slutten har innenlandske motstykker der tallet 1 er erstattet med 5. For eksempel den velkjente K555 eller K531. I dag produseres det flere typer mikrokretser i K1533-serien, hvor hastigheten og strømforbruket er svært lavt.
CMOS logiske porter
Mikrokretser som har komplementære transistorer er basert på MOS-elementer med p- og n-kanaler. Ved hjelp av enpotensial, åpnes en p-kanal transistor. Når en logisk "1" dannes, åpnes den øvre transistoren og den nedre lukkes. I dette tilfellet flyter ingen strøm gjennom mikrokretsen. Når en "0" dannes, åpnes den nedre transistoren og den øvre lukkes. I dette tilfellet flyter strømmen gjennom mikrokretsen. Et eksempel på det enkleste logiske elementet er en inverter.
Vær oppmerksom på at CMOS IC-er ikke trekker strøm i statisk modus. Strømforbruk begynner bare når du bytter fra en tilstand til et annet logisk element. TTL-logikk på slike elementer er preget av lavt strømforbruk. Figuren viser et diagram av et element av typen "NAND", kompilert på CMOS-transistorer.
En aktiv belastningskrets er bygget på to transistorer. Hvis det er nødvendig å danne et høyt potensial, åpnes disse halvlederne, og en lav lukkes. Vær oppmerksom på at transistor-transistor-logikk (TTL) er basert på betjeningen av tastene. Halvledere i overarmen åpner seg, og i underarmen lukkes de. I dette tilfellet, i statisk modus, vil ikke mikrokretsen forbruke strøm fra strømkilden.
