Het artikel gaat in op de TTL-logica, die nog steeds wordt gebruikt in sommige takken van technologie. In totaal zijn er verschillende soorten logica: transistor-transistor (TTL), diode-transistor (DTL), gebaseerd op MOS-transistors (CMOS), maar ook op basis van bipolaire transistors en CMOS. De allereerste microschakelingen die op grote schaal werden gebruikt, waren die welke werden gebouwd met behulp van TTL-technologieën. Maar andere soorten logica die nog steeds in de technologie worden gebruikt, kunnen niet worden genegeerd.
Diode-transistorlogica
Door gewone halfgeleiderdiodes te gebruiken, kunt u het eenvoudigste logische element krijgen (het diagram wordt hieronder weergegeven). Dit element in de logica wordt "2I" genoemd. Wanneer nulpotentiaal wordt toegepast op een ingang (of beide tegelijk), begint er een elektrische stroom door de weerstand te vloeien. In dit geval treedt een aanzienlijke spanningsval op. Er kan worden geconcludeerd dat aan de uitgang van het element de potentiaal gelijk zal zijn aanunit, als dit precies op beide ingangen tegelijk wordt toegepast. Met andere woorden, met behulp van een dergelijk schema wordt de logische bewerking "2AND" geïmplementeerd.
Het aantal halfgeleiderdiodes bepa alt hoeveel ingangen het element zal hebben. Bij gebruik van twee halfgeleiders wordt het "2I" -circuit geïmplementeerd, drie - "3I", enz. In moderne microschakelingen wordt een element met acht diodes ("8I") geproduceerd. een enorm nadeel van DTL-logica is een zeer laag laadvermogen. Om deze reden moet een bipolaire transistorversterker worden aangesloten op het logische element.
Maar het is veel handiger om logica te implementeren op transistors met meerdere extra emitters. In dergelijke TTL-logische circuits wordt een multi-emittertransistor gebruikt in plaats van parallel geschakelde halfgeleiderdiodes. Dit element is in principe vergelijkbaar met "2I". maar aan de uitgang kan alleen een hoog potentiaalniveau worden verkregen als de twee ingangen tegelijkertijd dezelfde waarde hebben. In dit geval is er geen emitterstroom en worden de overgangen geblokkeerd. De afbeelding toont een typisch logisch circuit met transistors.
Invertercircuits op logische elementen
Met behulp van een versterker blijkt het signaal aan de uitgang van de component te inverteren. Elementen van het type "AND-NOT" worden aangegeven in de seriële microschakelingen van het vliegtuig. Een microschakeling van de K155LA3-serie heeft bijvoorbeeld in zijn ontwerpelementen van het type "2I-NOT" een hoeveelheid van vier stuks. Op basis van dit element wordt een inverterapparaat gemaakt. Deze gebruikt één halfgeleiderdiode.
Als je moet samenvoegenmeerdere logische elementen van het "AND"-type volgens de "OF"-circuits (of als het nodig is om de logische elementen "OR" te implementeren), dan moeten de transistoren parallel worden geschakeld op de punten die op het diagram zijn aangegeven. In dit geval wordt slechts één cascade aan de uitgang verkregen. Een logisch element van het type "2OR-NOT" is te zien op deze foto:
Deze elementen zijn beschikbaar in microschakelingen, die worden aangeduid met de letters LR. Maar de TTL-logica van het type "OR-NOT" wordt aangeduid met de afkorting LE, bijvoorbeeld K153LE5. Het heeft vier logische elementen "2OR-NOT" tegelijk ingebouwd.
IC logische niveaus
In moderne technologie worden microschakelingen met TTL-logica gebruikt, die worden gevoed door 3 en 5 V. Maar alleen het logische niveau van één en nul is niet afhankelijk van de spanning. Het is om deze reden dat er geen extra aanpassing van microschakelingen nodig is. De onderstaande grafiek toont het toegestane spanningsniveau aan de uitgang van het element.
Spanning in een onzekere toestand aan de ingang van de microschakeling, in vergelijking met de uitgang, is toegestaan binnen kleinere grenzen. En deze grafiek toont de grenzen van de niveaus van een logische eenheid en nul voor TTL-type microschakelingen.
De Schottky-diode inschakelen
Maar eenvoudige transistorschakelaars hebben één groot nadeel: ze hebben een verzadigingsmodus wanneer ze in open toestand werken. Om overtollige dragers op te lossen en de halfgeleider niet te verzadigen, wordt een halfgeleiderdiode ingeschakeld tussen de basis en de collector. De afbeelding toont:manier om Schottky-diode en transistor aan te sluiten.
Een Schottky-diode heeft een spanningsdrempel van ongeveer 0,2-0,4 V, terwijl een silicium pn-overgang een spanningsdrempel heeft van ten minste 0,7 V. En dit is veel korter dan de levensduur van een minderheidstype dragers in een halfgeleider kristal. Met de Schottky-diode kunt u de transistor behouden vanwege de lage drempel voor het openen van de kruising. Het is om deze reden dat de triode niet in de modus kan gaan.
Wat zijn de families van TTL-microschakelingen
Meestal worden microschakelingen van dit type gevoed door bronnen van 5 V. Er zijn buitenlandse analogen van huishoudelijke elementen - de SN74-serie. Maar na de reeks komt een digitaal nummer, dat het aantal en het type logische componenten aangeeft. De SN74S00-microschakeling bevat 2I-NOT logische elementen. Er zijn microschakelingen waarvan het temperatuurbereik groter is - binnenlandse K133 en buitenlandse SN54.
Russische microschakelingen, qua samenstelling vergelijkbaar met SN74, werden geproduceerd onder de aanduiding K134. Buitenlandse microschakelingen, waarvan het stroomverbruik en de snelheid laag zijn, hebben aan het einde de letter L. Buitenlandse microschakelingen met de letter S aan het einde hebben binnenlandse tegenhangers waarin het cijfer 1 is vervangen door 5. Bijvoorbeeld de bekende K555 of K531. Tegenwoordig worden er verschillende soorten K1533-serie microschakelingen geproduceerd, waarbij de snelheid en het stroomverbruik erg laag zijn.
CMOS logische poorten
Microschakelingen met complementaire transistoren zijn gebaseerd op MOS-elementen met p- en n-kanalen. Met de hulp van eenpotentiaal opent een p-kana altransistor. Wanneer een logische "1" wordt gevormd, wordt de bovenste transistor geopend en de onderste gesloten. In dit geval vloeit er geen stroom door de microschakeling. Wanneer een "0" wordt gevormd, opent de onderste transistor en sluit de bovenste. In dit geval vloeit er stroom door de microschakeling. Een voorbeeld van het eenvoudigste logische element is een omvormer.
Houd er rekening mee dat CMOS-IC's geen stroom trekken in de statische modus. Het stroomverbruik begint pas bij het overschakelen van de ene toestand naar een ander logisch element. TTL-logica op dergelijke elementen wordt gekenmerkt door een laag stroomverbruik. De afbeelding toont een diagram van een element van het type "NAND", samengesteld op CMOS-transistors.
Een actieve belastingsschakeling is gebouwd op twee transistoren. Als het nodig is om een hoge potentiaal te vormen, gaan deze halfgeleiders open en een lage sluit. Houd er rekening mee dat transistor-transistorlogica (TTL) is gebaseerd op de werking van de toetsen. Halfgeleiders in de bovenarm gaan open en in de onderarm sluiten ze. In dit geval verbruikt de microschakeling in de statische modus geen stroom van de stroombron.
