Мақалада әлі күнге дейін технологияның кейбір салаларында қолданылатын TTL логикасы қарастырылады. Барлығы логиканың бірнеше түрі бар: транзистор-транзистор (TTL), диод-транзистор (DTL), MOS транзисторларына (CMOS), сондай-ақ биполярлы транзисторларға және CMOS-ға негізделген. Ең бірінші кең таралған микросұлбалар TTL технологиялары арқылы құрастырылған микросұлбалар болды. Бірақ әлі де технологияда қолданылатын логиканың басқа түрлерін елемеу мүмкін емес.
Диод-транзистор логикасы
Кәдімгі жартылай өткізгіш диодтарды қолдану арқылы ең қарапайым логикалық элементті алуға болады (диаграмма төменде көрсетілген). Логикада бұл элемент «2I» деп аталады. Кез келген кіріске (немесе екеуіне бірден) нөлдік потенциал қолданылғанда, резистор арқылы электр тогы өте бастайды. Бұл жағдайда кернеудің айтарлықтай төмендеуі орын алады. Элемент шығысында потенциал тең болады деп қорытынды жасауға боладыбірлік, егер бұл дәл бір уақытта екі кіріске де қолданылса. Басқаша айтқанда, мұндай схеманың көмегімен «2 ЖӘНЕ» логикалық операциясы жүзеге асырылады.
Жартылай өткізгіш диодтардың саны элементтің қанша кірісі болатынын анықтайды. Екі жартылай өткізгішті пайдаланған кезде «2I» схемасы жүзеге асырылады, үшеуі - «3I» және т.б. Қазіргі микросұлбаларда сегіз диодты («8I») элементі шығарылады. DTL логикасының үлкен кемшілігі - жүк сыйымдылығының өте аз деңгейі. Осы себепті логикалық элементке биполярлы транзисторлық күшейткіш қосылуы керек.
Бірақ бірнеше қосымша эмитенттері бар транзисторларда логиканы жүзеге асыру әлдеқайда ыңғайлы. Мұндай TTL логикалық схемаларында параллель қосылған жартылай өткізгішті диодтар емес, көп эмиттерлі транзистор қолданылады. Бұл элемент принципі бойынша «2I»-ге ұқсас. бірақ шығыста потенциалдың жоғары деңгейін екі кіріс бір уақытта бірдей мәнге ие болған жағдайда ғана алуға болады. Бұл жағдайда эмитент тогы болмайды, ал ауысулар бұғатталған. Суретте транзисторларды пайдаланатын типтік логикалық схема көрсетілген.
Логикалық элементтердегі инверторлық тізбектер
Күшейткіштің көмегімен компонент шығысындағы сигналды инверттеу үшін шығады. «ЖӘНЕ-ЕМЕС» типті элементтер ұшақтың сериялық микросұлбаларында көрсетілген. Мысалы, K155LA3 сериясының микросұлбасында төрт дана көлемінде «2I-NOT» типті элементтер бар. Осы элемент негізінде инвертор құрылғысы жасалады. Бұл бір жартылай өткізгіш диодты пайдаланады.
Біріктіру қажет болса«НЕМЕСЕ» схемаларына сәйкес «ЖӘНЕ» түрінің бірнеше логикалық элементтері (немесе «НЕМЕСЕ» логикалық элементтерін жүзеге асыру қажет болса), онда транзисторларды диаграммада көрсетілген нүктелерде параллель қосу керек. Бұл жағдайда шығыста тек бір каскад алынады. Бұл фотода "2НЕМЕСЕ-ЕМЕС" түрінің логикалық элементі көрсетілген:
Бұл элементтер LR әріптерімен белгіленген микросұлбаларда бар. Бірақ «НЕМЕСЕ-ЕМЕС» типті TTL логикасы LE аббревиатурасымен белгіленеді, мысалы, K153LE5. Оның бірден ендірілген төрт логикалық элементі бар "2НЕМЕСЕ-ЕМЕС".
IC логикалық деңгейлері
Қазіргі технологияда 3 және 5 В-тан қоректенетін TTL логикасы бар микросұлбалар қолданылады. Бірақ тек бір және нөлдің логикалық деңгейі кернеуге тәуелді емес. Дәл осы себепті микросұлбаларды қосымша сәйкестендірудің қажеті жоқ. Төмендегі диаграмма элемент шығысындағы рұқсат етілген кернеу деңгейін көрсетеді.
Шығыспен салыстырғанда микросұлбаның кірісіндегі белгісіз күйдегі кернеу кішірек шектерде рұқсат етіледі. Және бұл график логикалық бірлік деңгейлерінің шекараларын және TTL типті микросұлбалар үшін нөлді көрсетеді.
Шотки диодын қосу
Бірақ қарапайым транзисторлық қосқыштардың бір үлкен кемшілігі бар - олар ашық күйде жұмыс істегенде қанықтыру режиміне ие. Артық тасымалдаушылардың еруі және жартылай өткізгіштің қанықпауы үшін база мен коллектор арасында жартылай өткізгіш диод қосылады. Суретте көрсетілгенШоттки диоды мен транзисторды қосу жолы.
Шоттки диодының кернеу шегі шамамен 0,2-0,4 В, ал кремний p-n өткелінің кернеу шегі кемінде 0,7 В болады. Және бұл бір жүйедегі азшылық типті тасымалдаушылардың қызмет ету мерзімінен әлдеқайда аз. жартылай өткізгіш кристал. Schottky диоды транзисторды торапты ашудың төменгі шегіне байланысты сақтауға мүмкіндік береді. Дәл осы себепті триодтың режимге өтуіне жол берілмейді.
TTL микросұлбаларының отбасылары қандай
Әдетте, мұндай типтегі микросұлбалар 5 В көздерінен қуат алады. Отандық элементтердің шетелдік аналогтары бар - SN74 сериясы. Бірақ сериядан кейін логикалық компоненттердің саны мен түрін көрсететін сандық сан келеді. SN74S00 микросұлбасында 2I-ЕМЕС логикалық элементтер бар. Температура диапазоны кеңірек микросұлбалар бар - отандық K133 және шетелдік SN54.
Құрамы бойынша SN74-ке ұқсас ресейлік микросұлбалар K134 белгісімен шығарылды. Қуат тұтынуы мен жылдамдығы төмен шетелдік микросұлбалардың соңында L әрпі бар. Соңында S әрпі бар шетелдік микросұлбалардың 1 саны 5-ке ауыстырылған отандық аналогтары бар. Мысалы, белгілі K555 немесе K531. Бүгінгі таңда K1533 сериялы микросұлбалардың бірнеше түрі шығарылады, олардың жылдамдығы мен қуат тұтынуы өте төмен.
CMOS логикалық қақпалары
Толықтырғыш транзисторлары бар микросұлбалар p- және n-арналары бар MOS элементтеріне негізделген. Бірінің көмегіменпотенциал болса, p-каналы транзистор ашылады. Логикалық «1» қалыптасқан кезде жоғарғы транзистор ашылады, ал төменгісі жабылады. Бұл жағдайда микросұлба арқылы ток өтпейді. «0» пайда болған кезде төменгі транзистор ашылады, ал жоғарғысы жабылады. Бұл жағдайда ток микросхема арқылы өтеді. Ең қарапайым логикалық элементтің мысалы - инвертор.
CMOS IC статикалық режимде ток тартпайтынын ескеріңіз. Токты тұтыну бір күйден екінші логикалық элементке ауысқанда ғана басталады. Мұндай элементтердегі TTL логикасы қуатты аз тұтынумен сипатталады. Суретте CMOS транзисторларында құрастырылған "NAND" түріндегі элементтің диаграммасы көрсетілген.
Белсенді жүктеме тізбегі екі транзисторға салынған. Егер жоғары потенциалды қалыптастыру қажет болса, бұл жартылай өткізгіштер ашылады, ал төменгісі жабылады. Транзисторлық-транзисторлық логика (TTL) пернелердің жұмысына негізделгенін ескеріңіз. Жоғарғы қолдағы жартылай өткізгіштер ашылады, ал төменгі қолында олар жабылады. Бұл жағдайда статикалық режимде микросұлба қуат көзінен ток тұтынбайды.
