სტატიაში განიხილება TTL ლოგიკა, რომელიც ჯერ კიდევ გამოიყენება ტექნოლოგიის ზოგიერთ დარგში. საერთო ჯამში არსებობს რამდენიმე სახის ლოგიკა: ტრანზისტორი-ტრანზისტორი (TTL), დიოდ-ტრანზისტორი (DTL), რომელიც დაფუძნებულია MOS ტრანზისტორებზე (CMOS), ასევე ბიპოლარულ ტრანზისტორებზე და CMOS-ზე. პირველივე მიკროსქემები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენეს, იყო ის, რომელიც აშენდა TTL ტექნოლოგიების გამოყენებით. მაგრამ ლოგიკის სხვა ტიპები, რომლებიც ჯერ კიდევ გამოიყენება ტექნოლოგიაში, არ შეიძლება იგნორირებული იყოს.
დიოდ-ტრანზისტორი ლოგიკა
ჩვეულებრივი ნახევარგამტარული დიოდების გამოყენებით, შეგიძლიათ მიიღოთ უმარტივესი ლოგიკური ელემენტი (დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ). ამ ელემენტს ლოგიკაში ეწოდება "2I". როდესაც ნულოვანი პოტენციალი გამოიყენება ნებისმიერ შეყვანაზე (ან ორივე ერთდროულად), მაშინ ელექტრული დენი დაიწყებს გადინებას რეზისტორში. ამ შემთხვევაში, ძაბვის მნიშვნელოვანი ვარდნა ხდება. შეიძლება დავასკვნათ, რომ ელემენტის გამოსავალზე პოტენციალი ტოლი იქნებაერთეული, თუ ეს ზუსტად გამოიყენება ორივე შეყვანისთვის ერთდროულად. ანუ ასეთი სქემის დახმარებით ხორციელდება ლოგიკური ოპერაცია „2AND“.
ნახევარგამტარული დიოდების რაოდენობა განსაზღვრავს რამდენი შეყვანა ექნება ელემენტს. ორი ნახევარგამტარის გამოყენებისას კეთდება „2I“წრე, სამი – „3I“და ა.შ. თანამედროვე მიკროსქემებში იწარმოება ელემენტი რვა დიოდით („8I“). DTL ლოგიკის უზარმაზარი მინუსი არის დატვირთვის ძალიან მცირე დონე. ამ მიზეზით, ბიპოლარული ტრანზისტორი გამაძლიერებელი უნდა იყოს დაკავშირებული ლოგიკურ ელემენტთან.
მაგრამ ბევრად უფრო მოსახერხებელია ლოგიკის დანერგვა ტრანზისტორებზე რამდენიმე დამატებითი ემიტერით. ასეთ TTL ლოგიკურ სქემებში, პარალელურად დაკავშირებული ნახევარგამტარული დიოდების ნაცვლად, გამოიყენება მრავალგამომცემი ტრანზისტორი. ეს ელემენტი პრინციპში მსგავსია "2I". მაგრამ გამოსავალზე მაღალი დონის პოტენციალის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ორ შეყვანას ერთდროულად აქვს ერთი და იგივე მნიშვნელობა. ამ შემთხვევაში, არ არის ემიტერის დენი და გადასვლები დაბლოკილია. სურათზე ნაჩვენებია ტიპიური ლოგიკური წრე ტრანზისტორების გამოყენებით.
ინვერტორული სქემები ლოგიკურ ელემენტებზე
გამაძლიერებლის დახმარებით გამოდის სიგნალის ინვერსია კომპონენტის გამომავალზე. "AND-NOT" ტიპის ელემენტები მითითებულია თვითმფრინავის სერიულ მიკროსქემებში. მაგალითად, K155LA3 სერიის მიკროსქემას აქვს დიზაინის ელემენტები "2I-NOT" ტიპის ოთხი ცალი ოდენობით. ამ ელემენტის საფუძველზე მზადდება ინვერტორული მოწყობილობა. ის იყენებს ერთ ნახევარგამტარ დიოდს.
თუ გაერთიანება გჭირდებათ"AND" ტიპის რამდენიმე ლოგიკური ელემენტი "OR" სქემების მიხედვით (ან თუ საჭიროა ლოგიკური ელემენტების "OR" დანერგვა), მაშინ ტრანზისტორები უნდა იყოს დაკავშირებული პარალელურად დიაგრამაზე მითითებულ წერტილებში. ამ შემთხვევაში გამოსავალზე მიიღება მხოლოდ ერთი კასკადი. "2OR-NOT" ტიპის ლოგიკური ელემენტი ნაჩვენებია ამ ფოტოზე:
ეს ელემენტები ხელმისაწვდომია მიკროსქემებში, რომლებიც აღინიშნება ასოებით LR. მაგრამ "OR-NOT" ტიპის TTL ლოგიკა აღინიშნება LE აბრევიატურა, მაგალითად, K153LE5. მას აქვს ერთდროულად ჩაშენებული ოთხი ლოგიკური ელემენტი „2OR-NOT“.
IC ლოგიკური დონეები
თანამედროვე ტექნოლოგიაში გამოიყენება TTL ლოგიკის მიკროსქემები, რომლებიც იკვებება 3 და 5 ვ. მაგრამ მხოლოდ ერთი და ნულის ლოგიკური დონე არ არის დამოკიდებული ძაბვაზე. სწორედ ამ მიზეზით არ არის საჭირო მიკროსქემების დამატებითი შესატყვისი. ქვემოთ მოცემული გრაფიკი აჩვენებს დასაშვებ ძაბვის დონეს ელემენტის გამოსავალზე.
ძაბვა გაურკვეველ მდგომარეობაში მიკროსქემის შეყვანაზე, გამომავალთან შედარებით, დასაშვებია უფრო მცირე საზღვრებში. და ეს გრაფიკი გვიჩვენებს ლოგიკური ერთეულის დონეების საზღვრებს და ნულს TTL ტიპის მიკროსქემებისთვის.
შოტკის დიოდის ჩართვა
მაგრამ მარტივ ტრანზისტორი გადამრთველებს აქვთ ერთი დიდი ნაკლი - მათ აქვთ გაჯერების რეჟიმი ღია მდგომარეობაში მუშაობისას. იმისათვის, რომ ჭარბი მატარებლები დაიშალოს და ნახევარგამტარი არ იყოს გაჯერებული, ნახევარგამტარული დიოდი ჩართულია ბაზასა და კოლექტორს შორის. ფიგურა აჩვენებსშოთკის დიოდისა და ტრანზისტორის შეერთების გზა.
შოტკის დიოდს აქვს ძაბვის ბარიერი დაახლოებით 0,2-0,4 ვ, ხოლო სილიკონის p-n შეერთებას აქვს ძაბვის ბარიერი მინიმუმ 0,7 ვ. და ეს ბევრად ნაკლებია, ვიდრე უმცირესობის ტიპის მატარებლების სიცოცხლე. ნახევარგამტარი კრისტალი. Schottky დიოდი საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ ტრანზისტორი შეერთების გახსნის დაბალი ზღურბლის გამო. სწორედ ამ მიზეზით არის აკრძალული ტრიოდის რეჟიმში გადასვლა.
რა არის TTL მიკროსქემების ოჯახები
ჩვეულებრივ, ამ ტიპის მიკროსქემები იკვებება 5 V წყაროებით. არსებობს შიდა ელემენტების უცხოური ანალოგები - SN74 სერია. მაგრამ სერიის შემდეგ მოდის ციფრული ნომერი, რომელიც მიუთითებს ლოგიკური კომპონენტების რაოდენობასა და ტიპზე. SN74S00 მიკროსქემა შეიცავს 2I-NOT ლოგიკურ ელემენტებს. არის მიკროსქემები, რომელთა ტემპერატურის დიაპაზონი უფრო გაფართოებულია - შიდა K133 და უცხოური SN54.
რუსული მიკროსქემები, შემადგენლობით SN74-ის მსგავსი, დამზადდა სახელწოდებით K134. უცხო მიკროსქემებს, რომელთა ენერგიის მოხმარება და სიჩქარე დაბალია, ბოლოში არის ასო L. უცხო მიკროსქემებს ბოლოში ასო S აქვთ შიდა ანალოგი, რომლებშიც რიცხვი 1 შეიცვალა 5-ით. მაგალითად, კარგად ცნობილი K555. ან K531. დღეს იწარმოება რამდენიმე ტიპის K1533 სერიის მიკროსქემები, რომლებშიც სიჩქარე და ენერგიის მოხმარება ძალიან დაბალია.
CMOS ლოგიკური კარიბჭე
მიკროსქემები, რომლებსაც აქვთ დამატებითი ტრანზისტორები, დაფუძნებულია MOS ელემენტებზე p- და n-არხებით. ერთის დახმარებითპოტენციალი, იხსნება p-არხის ტრანზისტორი. როდესაც ლოგიკური "1" იქმნება, ზედა ტრანზისტორი იხსნება და ქვედა იხურება. ამ შემთხვევაში დენი არ გადის მიკროსქემში. როდესაც "0" იქმნება, ქვედა ტრანზისტორი იხსნება და ზედა იხურება. ამ შემთხვევაში, დენი მიედინება მიკროსქემში. უმარტივესი ლოგიკური ელემენტის მაგალითია ინვერტორი.
გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ CMOS IC-ები არ იღებენ დენს სტატიკური რეჟიმში. მიმდინარე მოხმარება იწყება მხოლოდ ერთი მდგომარეობიდან მეორე ლოგიკურ ელემენტზე გადასვლისას. TTL ლოგიკა ასეთ ელემენტებზე ხასიათდება დაბალი ენერგიის მოხმარებით. ნახატზე ნაჩვენებია "NAND" ტიპის ელემენტის დიაგრამა, რომელიც შედგენილია CMOS ტრანზისტორებზე.
აქტიური დატვირთვის წრე აგებულია ორ ტრანზისტორზე. თუ საჭიროა მაღალი პოტენციალის ჩამოყალიბება, ეს ნახევარგამტარები იხსნება და დაბალი იხურება. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ტრანზისტორი-ტრანზისტორი ლოგიკა (TTL) ემყარება კლავიშების მუშაობას. ზედა მკლავში ნახევარგამტარები იხსნება, ხოლო ქვედა მკლავში იხურება. ამ შემთხვევაში, სტატიკური რეჟიმში, მიკროსქემა არ მოიხმარს დენს დენის წყაროდან.
