Transistor-tranzistor logică (TTL)

Articolul va lua în considerare logica TTL, care este încă utilizată în unele ramuri ale tehnologiei. În total există mai multe tipuri de logică: tranzistor-tranzistor (TTL), dioda tranzistor (LBD), bazate pe tranzistori MOS (CMOS), precum și pe baza tranzistoare bipolare și CMOS. Primele cipuri, utilizate pe scară largă, au fost cele care au fost construite pe tehnologii TTL. Dar nu putem ignora alte tipuri de logică, care sunt încă folosite în tehnologie.

Diodă-tranzistor logică

Utilizând diode semiconductoare convenționale, puteți obține cel mai simplu element logic (diagrama este prezentată mai jos). Acest element în logică se numește "2I". Când un potențial zero (sau ambele) este aplicat la o intrare, un curent electric va curge prin rezistor. În acest caz, apare o scădere semnificativă a tensiunii. Se poate concluziona că la ieșirea elementului potențialul va fi egal cu unul dacă acesta este aplicat cu exactitate ambelor intrări simultan. Cu alte cuvinte, cu ajutorul unei astfel de scheme se realizează operația logică "2I".

Numărul de diode semiconductoare depinde de câte intrări va avea elementul. Atunci când doi semiconductori pus în aplicare schema de „2i“, trei - „3I“, etc. În chips-uri moderne element produs cu opt diode ( „8i“) ... un dezavantaj uriaș al logicii DTL este un nivel foarte scăzut al capacității de încărcare. Din acest motiv, trebuie să conectați elementul logic amplificator tranzistor tip bipolar.

Dar logica este mult mai convenabilă pe tranzistori, care au mai mulți emițători suplimentari. În astfel de circuite logice TTL, este utilizat un tranzistor cu mai mulți emițători și nu este conectat în diode semiconductoare paralele. Acest element este similar în principiu cu "2I". dar la ieșire un nivel ridicat de potențial poate fi obținut numai dacă aceeași valoare este în același timp pe cele două intrări. Curentul emitorului nu este prezent la aceasta, iar tranzițiile sunt blocate. Figura arată o diagramă logică tipică folosind tranzistori.

Scheme de invertoare pe elemente logice

Folosind un amplificator, puteți inversa semnalul la ieșirea componentei. Elementele tipului "AND-NO" sunt indicate în chips-urile comerciale IC. De exemplu, seria de cipuri K155LA3 are în elementele de design de tip "2I-NE" în număr de patru bucăți. Pe baza acestui element, se face un dispozitiv de invertor. Se utilizează o diodă semiconductoare.

Dacă este necesar să se combine mai multe elemente logice, cum ar fi „și“ cu „sau“ circuite (sau, dacă doriți să realizeze „SAU“ porți logice), tranzistori trebuie să fie conectate în paralel, în punctele indicate pe diagrama. În acest caz, se obține numai o singură etapă de ieșire. Un element logic de tip "2ILI-NE" este prezentat în această fotografie:

Aceste elemente sunt disponibile în microcircuite, care sunt notate cu literele LR. Dar tipul logic TTL "OR-NO" este notat de abrevierea LE, de exemplu, K153Le5. Există patru elemente logice "2ILI-NU" construite în ea imediat.

Nivelurile logice ale microcircuitelor

În tehnologia modernă se folosesc chips-uri cu logică TTL, care au putere de la 3 și 5 V. Dar numai nivelul logic al unei unități și zero a tensiunii nu depinde. Din acest motiv, nu este nevoie de o potrivire suplimentară a microcircuitelor. Graficul de mai jos prezintă nivelul de tensiune admisibil la ieșirea elementului.

Tensiunea într-o stare nedefinită la intrarea microcipului în comparație cu ieșirea este acceptabilă într-un interval mai mic. Și acest grafic arată limitele unității logice și nivelele zero pentru microcircuitele de tip TTL.

Pornirea diodei Schottky

Dar simplu comutatoare tranzistorice există un dezavantaj mare - acestea au modul de saturație atunci când lucrează în stare deschisă. Pentru ca suporterii să se despartă și semiconductorul nu este saturat, o diodă de semiconductor este conectată între bază și colector. Figura arată metoda de conectare a unei diode Schottky și a unui tranzistor.

diode Schottky au o tensiune de prag de circa 0,2-0,4 V, în timp ce siliciul p-n-tranziție - cel puțin 0,7 V. Acest lucru este mult mai mică decât durata de viață a purtătorilor minoritari în chip semiconductor. Dioda Schottky permite păstrarea tranzistorului datorită pragului scăzut al deschiderii de tranziție. Din acest motiv tranzistorul este împiedicat să treacă la modul.

Care sunt familiile microcircuitelor TTL

În mod tipic, acest tip de jetoane sunt alimentate de surse de 5 V. Există analogi străini de elemente naționale - seria SN74. Dar după serie există un număr digital care indică numărul și tipul componentelor logice. Cipul SN74S00 conține elementele logice "2I-NOT". Există jetoane care au un interval de temperatură mai extins - K133 intern și SN54 străin.

Chipsurile ruse, similare în compoziție cu SN74, au fost produse sub denumirea K134. microcipuri străine care consumul de energie și viteză redusă sunt la sfârșitul literei L. cip de peste mări cu litera S la sfârșitul anului sunt omologii interne, în care figura 1 a fost înlocuit cu 5. De exemplu, cunoscut tuturor K555 sau K531. Astăzi, sunt disponibile mai multe tipuri de jetoane K1533, în care viteza și consumul de energie sunt foarte scăzute.

Elemente logice pe tranzistoare CMOS

Cipurile, în care există tranzistori complementari, se bazează pe elemente MOS cu canale p și n. Cu un singur potențial, se deschide un tranzistor cu un canal p. Atunci când se formează o "1" logică, tranzistorul superior se deschide și cel inferior se închide. În acest caz, curentul nu trece prin microcircuit. Când se formează "0", se deschide tranzistorul inferior iar cel superior se închide. În acest caz, curentul trece prin microcircuit. Un exemplu de cel mai simplu element logic este invertorul.

Rețineți că în chips-urile de pe tranzistoarele CMOS nu există un consum de curent în modul static. Consumul curent începe numai atunci când treceți de la o stare la alt element logic. Logica TTL pe astfel de elemente este caracterizată de un consum redus de energie. Figura prezintă o diagramă a unui element de tip "AND-N", format din tranzistoare CMOS.

Pe două tranzistoare este construit un circuit de încărcare activă. Dacă este necesar să se formeze un potențial ridicat, aceste semiconductori sunt deschise, în timp ce cele joase sunt închise. Acordați atenție faptului că logica tranzistor-tranzistor (TTL) este construită pe baza funcționării cheilor. Semiconductorii din bratul superior se deschid, iar în cel inferior se închid. În acest caz, în modul static, cipul nu va consuma curent de la sursa de alimentare.