Логические микросхемы
ТТЛ и КМОП технологии
Микросхемы
ТТЛ
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ,
TTL) — разновидность цифровых логических микросхем,
построенных на основе биполярных
транзисторов и резисторов.
А назвали их так потому, что транзисторы
в этих микросхемах выполняют не только логические функции, но еще и
усиливают сигнал.
Питание для всех микросхем ТТЛ- логики
стандартно выбрано +5 Вольт. Поэтому и уровень логической "1" у них
около +5 Вольт (логический "0" около 0 Вольт).
Логический элемент микросхем серии ТТЛ в
упрощенном виде выглядит примерно так:
Специально для таких микросхем были
созданы многоэмиттерные транзисторы (на рисунке показан логический
элемент 2И-НЕ).
При нулевом уровне на любом входе
многоэмиттерного транзистора VT1 он работает в нормальном режиме и
формирует на базе VT2 потенциал близкий к нулю. В этом состоянии
неосновные носители из базы VT2 рассасываются не только через
коллектор, но и через открытый VT1.
Если ноль подаётся на один из входов
VT1, то наблюдается максимальный входной ток I=(E-0,7)/R1. В этом
случае через другие эмиттерные переходы может наблюдаться паразитный
ток. Чтобы он не был слишком велик неиспользуемые входы элемента
присоединяются к источнику питания +5В, -5В через резистор с
сопротивлением 1кОм, который может работать на 10 входов ТТЛ. Если
свободные входы не подключаются ни к чему, то логика работы схемы
сохраняется но паразитная ёмкость входных цепей будет уменьшать
быстродействие цепи из расчёта 2 нс на 1 вход. Свободные входы могут
воспринимать сигнал помехи, который может привести к сбою в работе
схемы.
Если на все входы поступает уровень
логической единицы, то VT1 окажется инверсно-включенным, ток R1 течёт
через коллектор VT1 в базу VT2, на выходе формируется нуль.
Из отечественных микросхем с ТТЛ логикой
наиболее распространенные микросхемы серий 155, 555, 133.
Микросхемы
КМОП
В микросхемах серии КМОП используются полевые транзисторы с
каналами различной
проводимости.
Отличительной особенностью схем КМОП по
сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ) является очень малое
энергопотребление и более высокое быстродействие.
Поэтому КМОП- технологии в первую
очередь получили широкое распространение в устройствах с автономным
питанием, где требовалось энергосбережение- в электронных часах,
калькуляторах и т.д.
Еще одна особенность КМОП- микросхем это
их некритичность к питанию.
К примеру: микросхемы 176-й
серии при стандартном питании +9V сохраняют работоспособность в
пределах +5V....+15V. Поэтому для большинства устройств на этих
микросхемах не требуется стабилизаторов.
В упрощенном виде элемент КМОП
микросхемы выглядит так:
* Если на
оба входа A и B подан высокий уровень, то оба транзистора снизу на
схеме открыты, а оба верхних закрыты, то есть выход соединён с землёй.
* Если
хотя бы на один из входов подать низкий уровень, соответствующий
транзистор сверху будет открыт, а снизу закрыт. Таким образом, выход
будет соединён с напряжением питания и отсоединён от земли.
Наиболее распространенные отечественные
микросхемы КМОП технологии: серии 176, 561, 564
|
немного теории
|