Bài báo sẽ xem xét logic TTL, vẫn được sử dụng trong một số ngành công nghệ. Tổng cộng có một số loại logic: bóng bán dẫn-bóng bán dẫn (TTL), đi-ốt-bóng bán dẫn (DTL), dựa trên bóng bán dẫn MOS (CMOS), cũng như dựa trên bóng bán dẫn lưỡng cực và CMOS. Những vi mạch đầu tiên được sử dụng rộng rãi là những vi mạch được chế tạo bằng công nghệ TTL. Nhưng không thể bỏ qua các loại logic khác vẫn được sử dụng trong công nghệ.
Logic đi-ốt-bóng bán dẫn
Sử dụng điốt bán dẫn thông thường, bạn có thể nhận được phần tử logic đơn giản nhất (sơ đồ được hiển thị bên dưới). Phần tử này trong logic được gọi là "2I". Khi điện thế bằng không được đặt vào bất kỳ đầu vào nào (hoặc cả hai cùng một lúc), thì một dòng điện sẽ bắt đầu chạy qua điện trở. Trong trường hợp này, một sự sụt giảm điện áp đáng kể xảy ra. Có thể kết luận rằng ở đầu ra của phần tử, thế năng sẽ bằngđơn vị, nếu điều này được áp dụng chính xác cho cả hai đầu vào cùng một lúc. Nói cách khác, với sự trợ giúp của sơ đồ như vậy, phép toán logic "2AND" được thực hiện.
Số lượng điốt bán dẫn xác định phần tử sẽ có bao nhiêu đầu vào. Khi sử dụng hai chất bán dẫn, mạch “2I” được thực hiện, mạch ba - “3I”, v.v. Trong vi mạch hiện đại, một phần tử có tám điốt (“8I”) được tạo ra. một nhược điểm rất lớn của logic DTL là mức công suất tải rất nhỏ. Vì lý do này, bộ khuếch đại bóng bán dẫn lưỡng cực phải được kết nối với phần tử logic.
Nhưng sẽ thuận tiện hơn nhiều khi triển khai logic trên các bóng bán dẫn với một số bộ phát bổ sung. Trong các mạch logic TTL như vậy, một bóng bán dẫn đa cực phát được sử dụng, thay vì các điốt bán dẫn được kết nối song song. Phần tử này về nguyên tắc tương tự như "2I". nhưng ở đầu ra chỉ có thể đạt được mức tiềm năng cao nếu đồng thời hai đầu vào có cùng giá trị. Trong trường hợp này, không có dòng điện phát ra và quá trình chuyển đổi bị chặn. Hình bên cho thấy một mạch logic điển hình sử dụng bóng bán dẫn.
Mạch biến tần trên các phần tử logic
Với sự trợ giúp của bộ khuếch đại, nó sẽ đảo ngược tín hiệu ở đầu ra của thành phần. Các phần tử thuộc loại "VÀ KHÔNG" được chỉ ra trong các vi mạch nối tiếp của máy bay. Ví dụ, một vi mạch của dòng K155LA3 có các yếu tố thiết kế thuộc loại "2I-NOT" với số lượng bốn mảnh. Dựa trên yếu tố này, một thiết bị biến tần được chế tạo. Điều này sử dụng một điốt bán dẫn.
Nếu bạn cần hợp nhấtmột số phần tử logic của kiểu "AND" theo các mạch "OR" (hoặc nếu cần thực hiện các phần tử logic "OR"), thì các bóng bán dẫn phải được kết nối song song tại các điểm chỉ ra trên sơ đồ. Trong trường hợp này, chỉ có một tầng thu được ở đầu ra. Một phần tử logic của loại "2OR-NOT" được hiển thị trong ảnh này:
Những phần tử này có sẵn trong các vi mạch, được ký hiệu bằng các chữ cái LR. Nhưng logic TTL của kiểu "HOẶC KHÔNG" được biểu thị bằng chữ viết tắt LE, ví dụ, K153LE5. Nó có bốn yếu tố logic “2OR-NOT” được tích hợp cùng một lúc.
IC mức logic
Trong công nghệ hiện đại, vi mạch với logic TTL được sử dụng, được cấp nguồn từ 3 và 5 V. Nhưng chỉ có mức logic của một và 0 không phụ thuộc vào điện áp. Chính vì lý do này mà không cần kết hợp bổ sung các vi mạch. Biểu đồ bên dưới cho thấy mức điện áp cho phép ở đầu ra của phần tử.
Điện áp ở trạng thái không chắc chắn ở đầu vào của vi mạch, so với đầu ra, cho phép trong giới hạn nhỏ hơn. Và biểu đồ này cho thấy ranh giới của các mức của một đơn vị logic và số không đối với vi mạch loại TTL.
Bật diode Schottky
Nhưng các công tắc bóng bán dẫn đơn giản có một nhược điểm lớn - chúng có chế độ bão hòa khi hoạt động ở trạng thái mở. Để các hạt tải điện dư thừa hòa tan và chất bán dẫn không bị bão hòa, một diode bán dẫn được bật giữa đế và bộ thu. Hình vẽ cho thấycách kết nối diode Schottky và bóng bán dẫn.
Một diode Schottky có ngưỡng điện áp khoảng 0,2-0,4 V, trong khi tiếp giáp silicon p-n có ngưỡng điện áp ít nhất là 0,7 V. Và con số này thấp hơn nhiều so với tuổi thọ của một số loại hạt tải điện thiểu số trong tinh thể bán dẫn. Diode Schottky cho phép bạn giữ bóng bán dẫn do ngưỡng mở đường giao nhau thấp. Chính vì lý do này mà triode bị ngăn không cho chuyển sang chế độ.
Họ của vi mạch TTL là gì
Thông thường, các vi mạch loại này được cung cấp bởi nguồn 5 V. Có các phần tử tương tự nước ngoài của các phần tử trong nước - sê-ri SN74. Nhưng sau chuỗi là một số kỹ thuật số, cho biết số lượng và loại thành phần logic. Vi mạch SN74S00 chứa các phần tử logic 2I-NOT. Có những vi mạch có dải nhiệt độ được mở rộng hơn - K133 trong nước và SN54 nước ngoài.
Vi mạch của Nga, có thành phần tương tự như SN74, được sản xuất với ký hiệu K134. Vi mạch nước ngoài có mức tiêu thụ điện năng và tốc độ thấp, có chữ L. ở cuối. Vi mạch nước ngoài có chữ S ở cuối có các bản sao trong nước, trong đó số 1 đã được thay thế bằng số 5. Ví dụ, K555 nổi tiếng hoặc K531. Ngày nay, một số loại microcircuits dòng K1533 được sản xuất, trong đó tốc độ và mức tiêu thụ điện năng rất thấp.
Cổng logic CMOS
Vi mạch có bóng bán dẫn bổ sung dựa trên các phần tử MOS với kênh p và n. Với sự giúp đỡ của mộttiềm năng, một bóng bán dẫn kênh p mở ra. Khi một "1" hợp lý được hình thành, bóng bán dẫn phía trên mở ra và bóng bán dẫn phía dưới đóng lại. Trong trường hợp này, không có dòng điện nào chạy qua vi mạch. Khi một "0" được hình thành, bóng bán dẫn dưới sẽ mở ra và bóng bán dẫn phía trên đóng lại. Trong trường hợp này, dòng điện chạy qua vi mạch. Một ví dụ về phần tử logic đơn giản nhất là biến tần.
Xin lưu ý rằng IC CMOS không tạo ra dòng điện ở chế độ tĩnh. Mức tiêu thụ hiện tại chỉ bắt đầu khi chuyển từ trạng thái này sang phần tử logic khác. Logic TTL trên các phần tử như vậy được đặc trưng bởi mức tiêu thụ điện năng thấp. Hình bên cho thấy sơ đồ của một phần tử thuộc loại "NAND", được biên dịch trên các bóng bán dẫn CMOS.
Một mạch tải hoạt động được xây dựng trên hai bóng bán dẫn. Nếu nó là cần thiết để tạo ra một điện thế cao, các chất bán dẫn này mở ra và một chất thấp sẽ đóng lại. Xin lưu ý rằng logic bóng bán dẫn-bóng bán dẫn (TTL) dựa trên hoạt động của các phím. Chất bán dẫn ở nhánh trên mở ra và ở nhánh dưới thì chúng đóng lại. Trong trường hợp này, ở chế độ tĩnh, vi mạch sẽ không tiêu thụ dòng điện từ nguồn điện.
