L'article examinera la logique TTL, qui est encore utilisée dans certaines branches de la technologie. Au total, il existe plusieurs types de logique: transistor-transistor (TTL), diode-transistor (DTL), à base de transistors MOS (CMOS), ainsi qu'à base de transistors bipolaires et CMOS. Les tout premiers microcircuits largement utilisés sont ceux qui ont été construits à l'aide des technologies TTL. Mais d'autres types de logique qui sont encore utilisés dans la technologie ne peuvent être ignorés.
Logique diode-transistor
En utilisant des diodes semi-conductrices ordinaires, vous pouvez obtenir l'élément logique le plus simple (le schéma est illustré ci-dessous). Cet élément en logique est appelé "2I". Lorsqu'un potentiel zéro est appliqué à une entrée (ou aux deux à la fois), un courant électrique commencera à circuler à travers la résistance. Dans ce cas, une chute de tension importante se produit. On peut en conclure qu'à la sortie de l'élément le potentiel sera égal àunité, si cela est appliqué exactement aux deux entrées en même temps. En d'autres termes, à l'aide d'un tel schéma, l'opération logique "2AND" est implémentée.
Le nombre de diodes semi-conductrices détermine le nombre d'entrées que l'élément aura. Lors de l'utilisation de deux semi-conducteurs, le circuit «2I» est mis en œuvre, trois - «3I», etc. Dans les microcircuits modernes, un élément à huit diodes («8I») est produit. un énorme inconvénient de la logique DTL est un très faible niveau de capacité de charge. Pour cette raison, un amplificateur à transistor bipolaire doit être connecté à l'élément logique.
Mais il est beaucoup plus pratique d'implémenter la logique sur des transistors avec plusieurs émetteurs supplémentaires. Dans de tels circuits logiques TTL, un transistor multi-émetteur est utilisé, plutôt que des diodes semi-conductrices connectées en parallèle. Cet élément est similaire dans son principe à "2I". mais en sortie un potentiel élevé ne peut être obtenu que si les deux entrées ont la même valeur en même temps. Dans ce cas, il n'y a pas de courant d'émetteur et les transitions sont bloquées. La figure montre un circuit logique typique utilisant des transistors.
Circuits inverseurs sur éléments logiques
Avec l'aide d'un amplificateur, il s'avère inverser le signal à la sortie du composant. Des éléments de type "ET-NON" sont indiqués dans les microcircuits série de l'aéronef. Par exemple, un microcircuit de la série K155LA3 a dans sa conception des éléments de type "2I-NOT" au nombre de quatre pièces. Sur la base de cet élément, un dispositif onduleur est réalisé. Cela utilise une diode semi-conductrice.
Si vous avez besoin de fusionnerplusieurs éléments logiques de type "ET" selon les circuits "OU" (ou s'il est nécessaire de mettre en oeuvre les éléments logiques "OU"), alors les transistors doivent être connectés en parallèle aux points indiqués sur le schéma. Dans ce cas, une seule cascade est obtenue en sortie. Un élément logique de type "2OR-NOT" est représenté sur cette photo:
Ces éléments sont disponibles dans des microcircuits, qui sont désignés par les lettres LR. Mais la logique TTL de type "OU-NON" est désignée par l'abréviation LE, par exemple, K153LE5. Il a quatre éléments logiques "2OR-NOT" intégrés à la fois.
Niveaux logiques IC
Dans la technologie moderne, on utilise des microcircuits à logique TTL, qui sont alimentés par 3 et 5 V. Mais seul le niveau logique de un et zéro ne dépend pas de la tension. C'est pour cette raison qu'il n'y a pas besoin d'adaptation supplémentaire de microcircuits. Le graphique ci-dessous montre le niveau de tension admissible à la sortie de l'élément.
La tension dans un état incertain à l'entrée du microcircuit, par rapport à la sortie, est autorisée dans des limites plus petites. Et ce graphique montre les limites des niveaux d'une unité logique et zéro pour les microcircuits de type TTL.
Allumer la diode Schottky
Mais les commutateurs à transistor simples ont un gros inconvénient - ils ont un mode de saturation lorsqu'ils fonctionnent à l'état ouvert. Pour que les porteurs en excès se dissolvent et que le semi-conducteur ne soit pas saturé, une diode semi-conductrice est allumée entre la base et le collecteur. La figure montrefaçon de connecter la diode Schottky et le transistor.
Une diode Schottky a un seuil de tension d'environ 0,2-0,4 V, tandis qu'une jonction p-n en silicium a un seuil de tension d'au moins 0,7 V. Et c'est bien inférieur à la durée de vie d'un type minoritaire de porteurs dans un cristal semi-conducteur. La diode Schottky permet de conserver le transistor grâce au seuil bas d'ouverture de la jonction. C'est pour cette raison que la triode est empêchée de passer en mode.
Quelles sont les familles de microcircuits TTL
Habituellement, les microcircuits de ce type sont alimentés par des sources de 5 V. Il existe des analogues étrangers d'éléments domestiques - la série SN74. Mais après la série vient un nombre numérique, qui indique le nombre et le type de composants logiques. Le microcircuit SN74S00 contient des éléments logiques 2I-NOT. Il existe des microcircuits dont la plage de température est plus étendue - K133 domestique et SN54 étranger.
Les microcircuits russes, de composition similaire à SN74, ont été produits sous la désignation K134. Les microcircuits étrangers, dont la consommation électrique et la vitesse sont faibles, se terminent par la lettre L. Les microcircuits étrangers terminés par la lettre S ont des homologues nationaux dans lesquels le chiffre 1 a été remplacé par 5. Par exemple, le célèbre K555 ou K531. Aujourd'hui, plusieurs types de microcircuits de la série K1533 sont produits, dans lesquels la vitesse et la consommation d'énergie sont très faibles.
Portes logiques CMOS
Les microcircuits à transistors complémentaires sont basés sur des éléments MOS à canaux p et n. Avec l'aide d'unpotentiel, un transistor à canal p s'ouvre. Lorsqu'un "1" logique est formé, le transistor du haut s'ouvre et celui du bas se ferme. Dans ce cas, aucun courant ne traverse le microcircuit. Lorsqu'un "0" est formé, le transistor du bas s'ouvre et celui du haut se ferme. Dans ce cas, le courant traverse le microcircuit. Un exemple d'élément logique le plus simple est un onduleur.
Veuillez noter que les CI CMOS ne consomment pas de courant en mode statique. La consommation de courant ne commence qu'au passage d'un état à un autre élément logique. La logique TTL sur de tels éléments se caractérise par une faible consommation d'énergie. La figure montre un schéma d'un élément de type "NAND", compilé sur des transistors CMOS.
Un circuit de charge actif est construit sur deux transistors. S'il est nécessaire de former un potentiel élevé, ces semi-conducteurs s'ouvrent et un bas se ferme. Veuillez noter que la logique transistor-transistor (TTL) est basée sur le fonctionnement des touches. Les semi-conducteurs dans le bras supérieur s'ouvrent et dans le bras inférieur, ils se ferment. Dans ce cas, en mode statique, le microcircuit ne consommera pas de courant de la source d'alimentation.
