O artigo considerará a lógica TTL, que ainda é utilizada em alguns ramos da tecnologia. No total existem vários tipos de lógica: transistor-transistor (TTL), diodo-transistor (DTL), baseado em transistores MOS (CMOS), bem como baseado em transistores bipolares e CMOS. Os primeiros microcircuitos amplamente utilizados foram aqueles construídos com tecnologias TTL. Mas outros tipos de lógica que ainda são usados na tecnologia não podem ser ignorados.
Lógica diodo-transistor
Usando diodos semicondutores comuns, você pode obter o elemento lógico mais simples (o diagrama é mostrado abaixo). Este elemento na lógica é chamado de "2I". Quando o potencial zero é aplicado a qualquer entrada (ou ambas ao mesmo tempo), uma corrente elétrica começará a fluir através do resistor. Neste caso, ocorre uma queda de tensão significativa. Pode-se concluir que na saída do elemento o potencial será igual aunidade, se isso for aplicado exatamente a ambas as entradas ao mesmo tempo. Em outras palavras, com a ajuda de tal esquema, a operação lógica "2AND" é implementada.
O número de diodos semicondutores determina quantas entradas o elemento terá. Ao usar dois semicondutores, o circuito “2I” é implementado, três - “3I”, etc. Nos microcircuitos modernos, é produzido um elemento com oito diodos (“8I”). uma grande desvantagem da lógica DTL é um nível muito pequeno de capacidade de carga. Por esta razão, um amplificador de transistor bipolar deve ser conectado ao elemento lógico.
Mas é muito mais conveniente implementar lógica em transistores com vários emissores adicionais. Em tais circuitos lógicos TTL, um transistor multi-emissor é usado, em vez de diodos semicondutores conectados em paralelo. Este elemento é semelhante em princípio ao "2I". mas na saída um alto nível de potencial pode ser obtido apenas se as duas entradas tiverem o mesmo valor ao mesmo tempo. Neste caso, não há corrente de emissor e as transições são bloqueadas. A figura mostra um circuito lógico típico usando transistores.
Circuitos inversores em elementos lógicos
Com a ajuda de um amplificador, acaba invertendo o sinal na saída do componente. Elementos do tipo "AND-NOT" são indicados nos microcircuitos seriais da aeronave. Por exemplo, um microcircuito da série K155LA3 possui em seu design elementos do tipo "2I-NOT" na quantidade de quatro peças. Com base neste elemento, é feito um dispositivo inversor. Isso usa um diodo semicondutor.
Se você precisar mesclarvários elementos lógicos do tipo "AND" de acordo com os circuitos "OR" (ou se for necessário implementar os elementos lógicos "OR"), os transistores devem ser conectados em paralelo nos pontos indicados no diagrama. Neste caso, apenas uma cascata é obtida na saída. Um elemento lógico do tipo "2OR-NOT" é mostrado nesta foto:
Esses elementos estão disponíveis em microcircuitos, que são indicados pelas letras LR. Mas a lógica TTL do tipo "OR-NOT" é indicada pela abreviatura LE, por exemplo, K153LE5. Ele tem quatro elementos lógicos “2OR-NOT” integrados de uma só vez.
Níveis lógicos IC
Na tecnologia moderna, são usados microcircuitos com lógica TTL, que são alimentados por 3 e 5 V. Mas apenas o nível lógico de um e zero não depende da tensão. É por esta razão que não há necessidade de correspondência adicional de microcircuitos. O gráfico abaixo mostra o nível de tensão permitido na saída do elemento.
Tensão em estado incerto na entrada do microcircuito, em comparação com a saída, é permitida dentro de limites menores. E este gráfico mostra os limites dos níveis de uma unidade lógica e zero para microcircuitos do tipo TTL.
Ligando o diodo Schottky
Mas interruptores de transistor simples têm uma grande desvantagem - eles têm um modo de saturação quando operam no estado aberto. Para que os portadores em excesso se dissolvam e o semicondutor não fique saturado, um diodo semicondutor é ligado entre a base e o coletor. A figura mostramaneira de conectar o diodo Schottky e o transistor.
Um diodo Schottky tem um limite de tensão de cerca de 0,2-0,4 V, enquanto uma junção p-n de silício tem um limite de tensão de pelo menos 0,7 V. E isso é muito menor do que o tempo de vida de um tipo minoritário de portadores em um cristal semicondutor. O diodo Schottky permite manter o transistor devido ao baixo limiar para abertura da junção. É por esta razão que o triodo é impedido de entrar em modo.
Quais são as famílias de microcircuitos TTL
Geralmente, microcircuitos deste tipo são alimentados por fontes de 5 V. Existem análogos estrangeiros de elementos domésticos - a série SN74. Mas depois da série vem um número digital, que indica o número e o tipo de componentes lógicos. O microcircuito SN74S00 contém elementos lógicos 2I-NOT. Existem microcircuitos cuja faixa de temperatura é mais estendida - K133 doméstico e SN54 estrangeiro.
Microcircuitos russos, de composição semelhante ao SN74, foram produzidos sob a designação K134. Microcircuitos estrangeiros, cujo consumo de energia e velocidade são baixos, têm a letra L no final. Microcircuitos estrangeiros com a letra S no final têm contrapartes domésticas nas quais o número 1 foi substituído por 5. Por exemplo, o conhecido K555 ou K531. Hoje, são produzidos vários tipos de microcircuitos da série K1533, nos quais a velocidade e o consumo de energia são muito baixos.
Portas lógicas CMOS
Microcircuitos que possuem transistores complementares são baseados em elementos MOS com canais p e n. Com a ajuda de umpotencial, um transistor de canal p se abre. Quando um "1" lógico é formado, o transistor superior abre e o inferior fecha. Neste caso, nenhuma corrente flui através do microcircuito. Quando um "0" é formado, o transistor inferior abre e o superior fecha. Neste caso, a corrente flui através do microcircuito. Um exemplo do elemento lógico mais simples é um inversor.
Observe que os CIs CMOS não consomem corrente no modo estático. O consumo de corrente começa apenas ao mudar de um estado para outro elemento lógico. A lógica TTL em tais elementos é caracterizada pelo baixo consumo de energia. A figura mostra um diagrama de um elemento do tipo "NAND", compilado em transistores CMOS.
Um circuito de carga ativa é construído em dois transistores. Se for necessário formar um alto potencial, esses semicondutores abrem e um baixo fecha. Observe que a lógica transistor-transistor (TTL) é baseada na operação das teclas. Os semicondutores no antebraço abrem e no antebraço fecham. Neste caso, no modo estático, o microcircuito não consumirá corrente da fonte de alimentação.
