Makale, teknolojinin bazı dallarında halen kullanılan TTL mantığını ele alacaktır. Toplamda birkaç mantık türü vardır: transistör-transistör (TTL), diyot-transistör (DTL), MOS transistörlerine (CMOS) dayalı ve ayrıca bipolar transistörlere ve CMOS'a dayalı. Yaygın olarak kullanılan ilk mikro devreler, TTL teknolojileri kullanılarak yapılanlardı. Ancak teknolojide hala kullanılan diğer mantık türleri göz ardı edilemez.
Diyot-transistör mantığı
Sıradan yarı iletken diyotları kullanarak en basit mantık öğesini elde edebilirsiniz (şema aşağıda gösterilmiştir). Mantıktaki bu öğeye "2I" denir. Herhangi bir girişe (veya her ikisine birden) sıfır potansiyel uygulandığında, dirençten bir elektrik akımı akmaya başlayacaktır. Bu durumda, önemli bir voltaj düşüşü meydana gelir. Elemanın çıkışında potansiyelin eşit olacağı sonucuna varılabilir.birim, bu aynı anda her iki girişe de tam olarak uygulanırsa. Başka bir deyişle, böyle bir şema yardımıyla "2AND" mantıksal işlemi uygulanır.
Yarı iletken diyotların sayısı, elemanın kaç girişe sahip olacağını belirler. İki yarı iletken kullanıldığında, “2I” devresi uygulanır, üç - “3I” vb. Modern mikro devrelerde, sekiz diyotlu (“8I”) bir eleman üretilir. DTL mantığının büyük bir dezavantajı, çok küçük bir yük kapasitesi seviyesidir. Bu nedenle mantık elemanına bir bipolar transistör yükseltici bağlanmalıdır.
Ancak birkaç ek emitöre sahip transistörlere mantık uygulamak çok daha uygundur. Bu tür TTL mantık devrelerinde paralel bağlı yarı iletken diyotlar yerine çoklu emitör transistör kullanılır. Bu eleman prensipte "2I" ile benzerdir. ancak çıktıda ancak iki girdinin aynı anda aynı değere sahip olması durumunda yüksek düzeyde bir potansiyel elde edilebilir. Bu durumda emiter akımı olmaz ve geçişler bloke olur. Şekil, transistör kullanan tipik bir mantık devresini göstermektedir.
Mantık elemanları üzerinde evirici devreleri
Bir amplifikatör yardımıyla, bileşenin çıkışındaki sinyali tersine çevirir. "VE-NOT" tipindeki elemanlar, uçağın seri mikro devrelerinde belirtilmiştir. Örneğin, K155LA3 serisinin bir mikro devresi, dört parça miktarında "2I-NOT" tipindeki tasarım öğelerine sahiptir. Bu elemana dayanarak bir invertör cihazı yapılır. Bu, bir yarı iletken diyot kullanır.
Birleştirmeniz gerekiyorsa"VEYA" devrelerine göre "VE" tipi birkaç mantık elemanı (veya "VEYA" mantık elemanlarının uygulanması gerekiyorsa), transistörler şemada belirtilen noktalarda paralel olarak bağlanmalıdır. Bu durumda, çıktıda yalnızca bir kaskad elde edilir. Bu fotoğrafta "2OR-NOT" türünde bir mantıksal öğe gösterilmektedir:
Bu elemanlar, LR harfleriyle gösterilen mikro devrelerde mevcuttur. Ancak "VEYA-NOT" tipinin TTL mantığı, LE kıs altması ile gösterilir, örneğin, K153LE5. Aynı anda yerleşik dört mantıksal "2OR-NOT" öğesi vardır.
IC mantık seviyeleri
Modern teknolojide, 3 ve 5 V ile çalışan TTL mantığına sahip mikro devreler kullanılır. Ancak sadece bir ve sıfırın mantıksal seviyesi voltaja bağlı değildir. Bu nedenle, mikro devrelerin ek eşleşmesine gerek yoktur. Aşağıdaki grafik, elemanın çıkışında izin verilen voltaj seviyesini göstermektedir.
Çıkışla karşılaştırıldığında mikro devrenin girişinde belirsiz bir durumdaki voltaja daha küçük sınırlar dahilinde izin verilir. Ve bu grafik, TTL tipi mikro devreler için mantıksal birim ve sıfır seviyelerinin sınırlarını gösterir.
Schottky diyotunu açma
Ancak basit transistör anahtarlarının büyük bir dezavantajı vardır - açık durumda çalışırken doyma moduna sahiptirler. Fazla taşıyıcıların çözünmesi ve yarı iletkenin doymaması için taban ile kollektör arasına bir yarı iletken diyot açılır. Şekil gösterirSchottky diyot ve transistörü bağlamanın yolu.
A Schottky diyotu yaklaşık 0,2-0,4 V'luk bir voltaj eşiğine sahipken, bir silikon p-n bağlantısı en az 0,7 V'luk bir voltaj eşiğine sahiptir. Ve bu, bir sistemde azınlık tipi taşıyıcıların ömründen çok daha azdır. yarı iletken kristal. Schottky diyotu, kavşağı açmak için düşük eşik nedeniyle transistörü korumanıza izin verir. Bu nedenle triyotun moda girmesi engellenir.
TTL mikro devrelerinin aileleri nelerdir
Genellikle, bu tip mikro devreler 5 V kaynaklarla çalışır. Yerli elemanların yabancı analogları vardır - SN74 serisi. Ancak seriden sonra, mantıksal bileşenlerin sayısını ve türünü gösteren dijital bir sayı gelir. SN74S00 mikro devresi 2I-NOT mantık elemanları içerir. Sıcaklık aralığı daha geniş olan mikro devreler var - yerli K133 ve yabancı SN54.
Rus mikro devreleri, bileşimde SN74'e benzer, K134 adı altında üretildi. Güç tüketimi ve hızı düşük olan yabancı mikro devrelerin sonunda L harfi bulunur. Sonunda S harfi olan yabancı mikro devrelerin 1 rakamının 5 ile değiştirildiği yerli muadilleri vardır. Örneğin, iyi bilinen K555. veya K531. Bugün, hız ve güç tüketiminin çok düşük olduğu çeşitli K1533 serisi mikro devreler üretilmektedir.
CMOS mantık kapıları
Tamamlayıcı transistörlere sahip mikro devreler, p ve n kanallı MOS elemanlarına dayanır. birinin yardımıylapotansiyel, bir p-kanal transistörü açılır. Mantıksal bir "1" oluşturulduğunda, üstteki transistör açılır ve alttaki transistör kapanır. Bu durumda, mikro devreden akım geçmez. Bir "0" oluştuğunda, alt transistör açılır ve üstteki kapanır. Bu durumda, akım mikro devreden akar. En basit mantık elemanının bir örneği bir invertördür.
CMOS IC'lerin statik modda akım çekmediğini lütfen unutmayın. Akım tüketimi yalnızca bir durumdan başka bir mantık öğesine geçerken başlar. Bu tür elemanlardaki TTL mantığı, düşük güç tüketimi ile karakterize edilir. Şekil, CMOS transistörlerde derlenmiş "NAND" tipi bir elemanın diyagramını göstermektedir.
Bir aktif yük devresi iki transistör üzerine kuruludur. Yüksek bir potansiyel oluşturmak gerekirse, bu yarı iletkenler açılır ve düşük olan kapanır. Lütfen transistör-transistör mantığının (TTL) tuşların çalışmasına dayandığını unutmayın. Üst koldaki yarı iletkenler açılır ve alt koldaki kapanır. Bu durumda, statik modda, mikro devre güç kaynağından gelen akımı tüketmez.
