Çdo mikroqark dixhital është ndërtuar mbi bazën e elementeve më të thjeshtë logjikë:
Le të hedhim një vështrim më të afërt në hartimin dhe funksionimin e elementeve logjike dixhitale.
Inverter
Elementi më i thjeshtë logjik është një inverter, i cili thjesht ndryshon sinjalin e hyrjes në vlerën e kundërt. Është shkruar në formën e mëposhtme:
ku shiriti është mbi vlerën hyrëse dhe tregon një ndryshim në të kundërtën e tij. I njëjti veprim mund të shkruhet duke përdorur të dhëna në tabelën 1. Meqenëse inverteri ka vetëm një hyrje, tabela e tij e së vërtetës përbëhet nga vetëm dy rreshta.
Tabela 1. Tabela e vërtetësisë së elementit logjik të inverterit
| Në | Jashtë |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Si një inverter logjik, mund të përdorni një përforcues të thjeshtë me një transistor të lidhur në të gjithë (ose një burim për një transistor me efekt në terren). Diagrami skematik i elementit logjik të inverterit, i bërë në një transistor bipolar n-p-n, është paraqitur në figurën 1.
Figura 1. Qarku i inverterit më të thjeshtë logjik
Çipat e inverterit logjik mund të kenë kohë të ndryshme të përhapjes së sinjalit dhe mund të funksionojnë në lloje të ndryshme ngarkesash. Ato mund të bëhen në një ose disa transistorë. Elementet më të zakonshme logjike bëhen duke përdorur teknologjitë TTL, ESL dhe CMOS. Por pavarësisht nga qarku i elementit logjik dhe parametrat e tij, ata të gjithë kryejnë të njëjtin funksion.
Për të siguruar që veçoritë e ndezjes së transistorëve të mos errësojnë funksionin që kryhet, u prezantuan simbole të veçanta për elementët logjikë - simbole grafike konvencionale. inverteri është paraqitur në figurën 2.
Figura 2. Përcaktimi grafik i një inverteri logjik
Invertorët janë të pranishëm pothuajse në të gjitha seritë e mikroqarqeve dixhitale. Në mikroqarqet shtëpiake, invertorët përcaktohen me shkronjat LN. Për shembull, çipi 1533LN1 përmban 6 inverterë. Mikroqarqet e huaj përdorin një emërtim dixhital për të treguar llojin e mikroqarqeve. Një shembull i një çipi që përmban inverterë është 74ALS04. Emri i mikroqarqeve pasqyron se është i pajtueshëm me mikroqarqet TTL (74), është prodhuar duke përdorur teknologjinë Schottky të përmirësuar me fuqi të ulët (ALS) dhe përmban inverterë (04).
Aktualisht, përdoren më shpesh mikroqarqet e montimit në sipërfaqe (mikroqarqet SMD), të cilat përmbajnë një element logjik, në veçanti një inverter. Një shembull është çipi SN74LVC1G04. Mikroqarku është prodhuar nga Texas Instruments (SN), është i pajtueshëm me mikroqarqet TTL (74), është prodhuar duke përdorur teknologjinë CMOS me tension të ulët (LVC), përmban vetëm një element logjik (1G), i cili është një inverter (04).
Për të studiuar elementin e logjikës përmbysëse, mund të përdorni elementë radio-elektronikë të disponueshëm gjerësisht. Kështu, çelësat e zakonshëm ose çelësat e ndërrimit mund të përdoren si një gjenerator i sinjalit hyrës. Për të studiuar tabelën e së vërtetës, mund të përdorni edhe një tel të rregullt, të cilin ne do ta lidhim në mënyrë alternative me një burim energjie dhe një tel të përbashkët. Një llambë me tension të ulët ose LED e lidhur në seri me një rrymë kufizuese mund të përdoret si një sondë logjike. Një diagram skematik i studimit të elementit logjik të inverterit, i zbatuar duke përdorur këta elementë të thjeshtë radio-elektronikë, është paraqitur në Figurën 3.
Figura 3. Diagrami i studimit të inverterit logjik
Diagrami për studimin e një elementi logjik dixhital, i paraqitur në Figurën 3, ju lejon të merrni vizualisht të dhëna për tabelën e së vërtetës. Një studim i ngjashëm është kryer në karakteristikat më të plota të elementit logjik dixhital të inverterit, të tilla si koha e vonesës së sinjalit të hyrjes, shpejtësia e rritjes dhe rënies së skajeve të sinjalit të daljes, mund të merren duke përdorur një gjenerator pulsi dhe një oshiloskop (mundësisht oshiloskop me dy kanale).
Porta logjike "DHE"
Elementi tjetër logjik më i thjeshtë është një qark që zbaton operacionin e shumëzimit logjik "AND":
F(x 1, x 2) = x 1 ^x 2ku simboli ^ dhe tregon funksionin logjik të shumëzimit. Ndonjëherë i njëjti funksion shkruhet në një formë të ndryshme:
F(x 1,x 2) = x 1 ^x 2 = x 1 ·x 2 = x 1 &x 2 .I njëjti veprim mund të shkruhet duke përdorur tabelën e së vërtetës të dhënë në tabelën 2. Formula e mësipërme përdor dy argumente. Prandaj, elementi logjik që kryen këtë funksion ka dy hyrje. Është caktuar "2I". Për një element logjik "2I" tabela e së vërtetës do të përbëhet nga katër rreshta (2 2 = 4).
Tabela 2. Tabela e së vërtetës së elementit logjik "2I"
| Në 1 | Në 2 | Jashtë |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Siç mund të shihet nga tabela e mësipërme e së vërtetës, një sinjal aktiv në daljen e këtij elementi logjik shfaqet vetëm kur ka të tillë në të dy hyrjet X dhe Y. Kjo do të thotë, ky element logjik zbaton me të vërtetë operacionin "AND".
Mënyra më e lehtë për të kuptuar se si funksionon një element logjik 2I është me një qark të ndërtuar mbi çelësa të idealizuar të kontrolluar elektronikisht, siç tregohet në figurën 2. Në diagramin e qarkut të paraqitur, rryma do të rrjedhë vetëm kur të dy çelësat janë të mbyllur, dhe për rrjedhojë, një nivel uniteti në daljen e tij do të shfaqet vetëm me dy njësi në hyrje.
Figura 4. Diagrami skematik i një elementi logjik "2I"
Një paraqitje grafike e kushtëzuar e një qarku që kryen funksionin logjik "2I" në diagramet e qarkut është paraqitur në figurën 3, dhe tani e tutje, qarqet që kryejnë funksionin "AND" do të shfaqen pikërisht në këtë formë. Ky imazh nuk varet nga diagrami specifik i qarkut të pajisjes që zbaton funksionin logjik të shumëzimit.
Figura 5. Paraqitja grafike simbolike e elementit logjik "2I"
Funksioni i shumëzimit logjik të tre variablave përshkruhet në të njëjtën mënyrë:
F(x 1 ,x 2 ,x 3)=x 1 ^x 2 ^x 3Tabela e saj e së vërtetës tashmë do të përmbajë tetë rreshta (2 3 = 4). Tabela e vërtetësisë së qarkut logjik të shumëzimit me tre hyrje "3I" është dhënë në tabelën 3, dhe paraqitja grafike e kushtëzuar është në figurën 4. Në qarkun e elementit logjik "3I", i ndërtuar sipas parimit të qarkut të treguar. në figurën 2, do t'ju duhet të shtoni një çelës të tretë.
Tabela 3. Tabela e së vërtetës së një qarku që kryen funksionin logjik "3I"
| Në 1 | Në 2 | Në 3 | Jashtë |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Një tabelë e ngjashme e vërtetësisë mund të merret duke përdorur një qark studimi të elementit logjik 3I të ngjashëm me qarkun e studimit të inverterit logjik të paraqitur në Figurën 3.
Figura 6. Përcaktimi grafik simbolik i një qarku që kryen funksionin logjik "3I"
Elementi logjik "OR"
Elementi tjetër logjik më i thjeshtë është një qark që zbaton operacionin e mbledhjes logjike "OR":
F(x 1, x 2) = x 1 Vx 2ku simboli V tregon funksionin e mbledhjes logjike. Ndonjëherë i njëjti funksion shkruhet në një formë të ndryshme:
F(x 1 ,x 2) = x 1 Vx 2 = x 1 +x 2 = x 1 |x 2 .I njëjti veprim mund të shkruhet duke përdorur tabelën e së vërtetës të dhënë në tabelën 4. Formula e mësipërme përdor dy argumente. Prandaj, elementi logjik që kryen këtë funksion ka dy hyrje. Një element i tillë emërtohet "2OR". Për elementin "2OR", tabela e së vërtetës do të përbëhet nga katër rreshta (2 2 = 4).
Tabela 4. Tabela e së vërtetës së elementit logjik "2OR"
| Në 1 | Në 2 | Jashtë |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Ashtu si në rastin e konsideruar për , ne do të përdorim çelësat për të zbatuar skemën "2OR". Këtë herë do t'i lidhim çelësat paralelisht. Qarku që zbaton tabelën e së vërtetës 4 është paraqitur në figurën 5. Siç mund të shihet nga qarku i mësipërm, niveli logjik do të shfaqet në daljen e tij sapo të mbyllet ndonjë nga çelësat, domethënë qarku zbaton tabelën e së vërtetës. treguar në tabelën 4.
Figura 7. Diagrami skematik i një elementi logjik 2OR
Meqenëse funksioni i përmbledhjes logjike mund të zbatohet nga diagrame të ndryshme qarkore, një simbol i veçantë "1" përdoret për të treguar këtë funksion në diagramet e qarkut, siç tregohet në Figurën 6.
Figura 6. Paraqitja grafike simbolike e një elementi logjik që kryen funksionin "2OR"
Data e fundit e përditësimit të skedarit: 29.03.2018
Literatura:
Me artikullin “elementet logjike” lexoni:
Çdo qark logjik pa memorie përshkruhet plotësisht nga një tabelë e vërtetësisë... Për të zbatuar një tabelë të vërtetësisë, mjafton të merren parasysh vetëm ato rreshta...
http://site/digital/SintSxem.php
Dekoderat (dekoderat) ju lejojnë të konvertoni disa lloje kodesh binare në të tjera. Për shembull...
http://site/digital/DC.php
Shumë shpesh, zhvilluesit e pajisjeve dixhitale përballen me problemin e kundërt. Ju duhet të konvertoni kodin linear oktal ose dhjetor në...
http://site/digital/Coder.php
Multiplekserët janë pajisje që ju lejojnë të lidhni hyrje të shumta në një dalje...
http://site/digital/MS.php
Demultiplekserët janë pajisje... Një ndryshim i rëndësishëm nga një multiplekser është...
http://site/digital/DMS.php
Qarku logjikështë një paraqitje skematike e një pajisjeje të përbërë nga çelsat dhe përcjellësit që i lidhin, si dhe hyrjet dhe daljet në të cilat furnizohet dhe hiqet një sinjal elektrik.
Çdo ndërprerës ka vetëm dy gjendje: të mbyllur dhe të hapur. Ne e lidhim çelësin X me një ndryshore logjike x, e cila merr vlerën 1 nëse dhe vetëm nëse çelësi X është i mbyllur dhe qarku kryen rrymë; nëse çelësi është i hapur, atëherë x është zero.
Dy qarqe quhen ekuivalente nëse rryma kalon nëpër njërin prej tyre nëse dhe vetëm nëse kalon nëpër tjetrin (duke pasur të njëjtin sinjal hyrës).
Nga dy qarqe ekuivalente, qarku më i thjeshtë është ai funksioni i përcjellshmërisë së të cilit përmban një numër më të vogël operacionesh logjike ose çelsash.
Kur merren parasysh qarqet komutuese, lindin dy detyra kryesore: sinteza dhe analiza e qarkut.
SINTEZA E SKEMES sipas kushteve të dhëna të funksionimit të saj reduktohet në tre fazat e mëposhtme:
1. përpilimi i një funksioni përçueshmërie duke përdorur një tabelë të vërtetësisë që pasqyron këto kushte;
2. thjeshtimi i këtij funksioni;
3. duke ndërtuar një diagram të përshtatshëm.
ANALIZA E SKEMAVE zbret në:
1. përcaktimi i vlerave të funksionit të përçueshmërisë së tij për të gjitha grupet e mundshme të ndryshoreve të përfshira në këtë funksion.
2. duke marrë një formulë të thjeshtuar.
Ndërtimi i qarqeve logjike
Si rregull, ndërtimi dhe llogaritja e çdo qarku kryhet duke filluar nga dalja e tij. Le të themi se na është dhënë një shprehje Boolean:
F = BA + B A + C B.
Faza e parë: mbledhja logjike, kryhet operacioni logjik OR, duke marrë parasysh funksionet B A, B A dhe C B si variabla hyrëse:
Faza e dytë: elementët logjikë AND lidhen me hyrjet e elementit OR, variablat hyrëse të të cilit janë tashmë A, B, C dhe përmbysjet e tyre:
Faza e tretë: për të marrë inversionet A dhe B, invertorët janë instaluar në hyrjet përkatëse:
B 1 B&
Ky ndërtim bazohet në veçorinë e mëposhtme: meqenëse vlerat e funksioneve logjike mund të jenë vetëm zero dhe një, çdo funksion logjik mund të përfaqësohet si argumente për funksione të tjera më komplekse. Kështu, ndërtimi i një qarku logjik kryhet nga dalja në hyrje.
2.1 Përkufizimet bazë
Qarqet elektronike të ndërtuara vetëm në logjikë quhen kombinime. Prodhimi ose outputet varen vetëm nga kombinimi i variablave në hyrje.
Në ndryshim nga të njëjtat qarqe që përmbajnë elementë memorie (për shembull, flip-flops), të cilët quhen sekuencialë. Sekuenciale, pasi dalja(at) varen jo vetëm nga kombinimi i variablave, por edhe nga gjendja e elementeve të kujtesës (sekuenca e shkrimit të tyre).
Ekzistojnë tre lloje kryesore të elementeve logjike: 1 Kryeni një veprim të mbledhjes (mbledhës). Disjunksion.
F = x1 + x2 |
||||||||
F = x1 + x 2 + ... + x n |
||||||||
2 Kryeni një veprim shumëzimi. Lidhëza.
F = x1 x 2 ... x n
F = x1 x2 |
|||||||
3 Kryeni mohimin.
F=x
Elementet logjike që zbatojnë këto operacione quhen më të thjeshtat, dhe ato që përmbajnë disa më të thjeshta quhen të kombinuara.
Shumica e elementeve logjike të mbledhjes dhe shumëzimit kryhen me mohim. Karakteristikat e tyre tipike në modalitetin statik janë paraqitur në figurën 2.1.
U pom+ U pom−
Figura 2.1 – Karakteristikat statike të elementeve logjike me mohim
U pom + – ndërhyrje që nxjerr elementin logjik nga një gjendje e qëndrueshme
M deri në fillim të rajonit aktiv në pikën A (shih Figurën 2.1).
U pom - është një ndërhyrje që largon N nga një gjendje e qëndrueshme në rrëzë të rajonit aktiv të pikës B.
U është rajoni aktiv, pika e funksionimit në këtë rajon lëviz befas,
Dhe Shumica e elementeve logjikë kanë një kufi kohor që pika e funksionimit të jetë në këtë zonë. Brenda, midis pikave A dhe B, vetëm radio amatorët mund të vendosin pikën e funksionimit.
Në varësi të vlerave dixhitale U pom +, U pom −, dallohen tre lloje të qarqeve logjike:
- imunitet i ulët ndaj zhurmës (0,3÷0,4 fraksione të një volt);
- imuniteti mesatar ndaj zhurmës (0,4÷1 V);
- imunitet i lartë ndaj zhurmës (mbi 1 V).
TE qarqet me imunitet të lartë të zhurmës përfshijnë qarqet logjike të diodës (deri në disa kV); logjika e makinës (10÷15 V); CMOS logjike plotësuese (6÷8 V).
Bazuar në performancën, ekzistojnë katër lloje:
- Koha e vonesës më pak se 5 ns - ultra e shpejtë;
- 5÷10 ns – logjikë me shpejtësi të lartë;
- 10÷50 ns – shpejtësi e ulët;
- më shumë se 50 ns - qarqe logjike me veprim të ngadaltë.
Një parametër i rëndësishëm është konsumi i energjisë.
1 Qarqet logjike të mikrofuqisë variojnë nga një deri në dhjetëra mikrovat për paketë. Zakonisht kjo Logjika CMOS (shih çelësat CMOS) ose logjika me fuqi injeksioni.
2 Logjikë me konsum mesatar të energjisë nga një deri në dhjetëra mW për paketë. Zakonisht kjo logjika TTL.
3 Logjikë me konsum të lartë të energjisë (qindra mW për paketë).
Më parë, kishte një tendencë: sa më i lartë të ishte konsumi, aq më i lartë ishte shpejtësia, sepse elementët e tranzistorëve të llojeve të ndryshme kalojnë më shpejt në rajonin aktiv (në këtë zonë konsumi më i lartë).
Theksoj
– qarqet logjike të diodës (më të thjeshtat);
– tranzistor-transistor(logjika TTL);
– i lidhur me emitues logjika (ESL) është një lloj TTL, ndryshimi është në lidhjet e emetuesit, modalitetin dhe furnizimin me energji negative, prandaj logjika quhet edhe negative në ndryshim nga logjika pozitive TTL (+2...5V). Për t'i lidhur dhe koordinuar me njëri-tjetrin, përdoren qarqet e përputhjes së PU (konvertuesit e nivelit K500, PU124, PU125, K176 PU1, PU10).
– logjika me fuqi injeksioni DHE 2 L - një lloj logjike TTL (I2 - i integruar me fuqinë e injektimit).
– Logjika CMOS është një lloj TTL, por në UT të llojeve të ndryshme të përçueshmërisë.
– OPTL - (lidhjet optoçiftuese, logjika e tranzistorit) siguron izolim galvanik.
– Logjika PTS duke përdorur tranzistorë Schottky me efekt në terren.
– matricat logjike.
Sipas rezervës së temperaturës dallohen
– mikroqarqe me aplikim të gjerë me një gamë temperaturash-10°С…+70°С
– mikroqarqe për aplikime të veçanta-60°С… +125°С
Dallohet gjithashtu nga numri i hyrjeve dhe kapaciteti i ngarkesës
– me një numër të vogël hyrjesh m deri në dhjetë
– me një numër të madh të hyrjeve - mbi dhjetë
– me një kapacitet të ulët ngarkese n të barabartë me një.
Kapaciteti i ngarkesës i referohet numrit të qarqeve logjike të ngjashme që mund të lidhen me daljen e të njëjtit qark logjik. Qarqet logjike pasive kanë kapacitet të ulët të ngarkesës.
– me një kapacitet ngarkese mesatare prej n deri në dhjetë
– me kapacitet ngarkese te larte n>10
2.2 Qarqet logjike të diodës
Këto janë qarqet më të thjeshta dhe kanë imunitetin më të lartë ndaj zhurmës. Numri i inputeve arrin mesatarisht dhjetë. Ngarkesa është zakonisht një element. Kjo do të thotë që ngarkesa është saktësisht e njëjta LE. Kapaciteti i ulët i ngarkesës sepse këto qarqe janë pasive, nuk ka amplifikatorë të fuqisë. Gama e frekuencës është e ulët (deri në 1 MHz), pasi hyrjet e kombinuara të diodës paralele janë ekuivalente me kombinimin e kondensatorëve paralelë që ngarkojnë dhe shkarkojnë. Kjo kërkon kohë dhe zvogëlon performancën.
Figura 2.2 tregon një qark të shtimit logjik të diodës.
Figura 2.2 – Qarku i shtimit logjik të diodës
Ekzistojnë dy gjendje të mundshme:
1 Hyrjet lidhen me tokën përmes daljeve të hapura të qarqeve të njëjta logjike. Kjo gjendje nganjëherë merret si ekuivalente me lidhjen e të gjitha hyrjeve në tokë përmes përçuesve.
2 Për të hapur diodat, është e nevojshme të aplikoni një tension, niveli i të cilit është disa herë më i madh se zona e vdekur e diodave.
5 V është voltazhi minimal standard, por mund të jetë 500 V dhe 5 kV nëse diodat janë të tensionit të lartë. Në këtë rast, kapaciteti i ngarkesës mund të jetë më i madh se uniteti, por konsumi i qarqeve bëhet i madh.
Skema funksionon si më poshtë. Supozojmë se një nivel i tensionit të lartë, i quajtur një, i jepet hyrjes X1. Ky nivel duhet të vijë nga dalja e të njëjtit qark logjik, ose në ndonjë mënyrë tjetër që simulon të njëjtat kushte. Por duke qenë se një i jepet vetëm hyrjes X1, atëherë hyrjet e mbetura X2...Xn duhet të kenë zero. Ato gjithashtu duhet të organizohen nga daljet e të njëjtave qarqe logjike. Në rastin më të thjeshtë, këta mund të jenë përçues (jumpers) që lidhin hyrjet X2...Xn me tokën. Rrjedhimisht, dioda VD1 do të jetë e hapur, niveli i lartë i X1 kalon përmes VD1 në dalje, në të cilën ndahet edhe ky nivel i lartë, nga i cili zbritet rënia e tensionit në diodë. Ato. prodhimi do të ketë një nivel më të vogël të lartë, megjithatë, quhet një. Diodat VD2...VDn do të mbyllen në këtë kohë, pasi hyrjet X2...Xn kanë nivele të ulëta, kapacitetet e tyre penguese janë të lidhura paralelisht dhe akumulojnë ngarkesë.
Nëse tani aplikoni një nivel të lartë në hyrjen X2, atëherë VD2 do të hapet por gjendja e daljes F vështirë se do të ndryshojë, d.m.th. mbetet një nivel i lartë - një. E njëjta gjë do të ndodhë nëse një aplikohet në të gjitha inputet njëkohësisht. Kështu, operacioni i shtimit logjik është i kënaqur.
Parimi i dualitetit këtu është se nëse nivelet e ulëta në hyrje dhe në dalje quhen njëshe, atëherë ky qark logjik i mbledhjes do të kryejë operacionin e shumëzimit logjik (shih Figurën 2.2).
ELEMENTET LOGJIKE
Informacion i pergjithshem.
Më sipër u vu re se funksionet logjike dhe argumentet e tyre marrin vlerën log.0 dhe log.1. Duhet pasur parasysh se në pajisjet log.0 dhe log.1 korrespondojnë me një tension të një niveli (ose forme) të caktuar. Më të përdorurat janë dy metoda të paraqitjes fizike të log.0 dhe log.1: potencial dhe impuls.
Në formën e mundshme (Fig. 2.1, a dhe 2.1, b), përdoret një tension prej dy nivelesh për të përfaqësuar log.0 dhe log.1: niveli i lartë korrespondon me log.1 ( log niveli.1) dhe niveli i ulët korrespondon me log.0 ( regjistri i nivelit.0). Kjo mënyrë e paraqitjes së vlerave të sasive logjike quhet logjikë pozitive. Është relativisht e rrallë të përdoret e ashtuquajtura logjikë negative, në të cilën log.1 vendoset në një nivel të tensionit të ulët dhe log.0 në një nivel të lartë. Në vijim, përveç nëse specifikohet ndryshe, ne do të përdorim vetëm logjikë pozitive.
Me një formë pulsi, log.1 korrespondon me praninë e një impulsi, dhe logjika 0 korrespondon me mungesën e një impulsi (Fig. 2.1, c).
Vini re se nëse në një formë potenciale informacioni që korrespondon me sinjalin (log.1 ose log.0) mund të përcaktohet pothuajse në çdo kohë, atëherë në një formë pulsuese korrespondenca midis nivelit të tensionit dhe vlerës së vlerës logjike vendoset. në momente të caktuara diskrete në kohë (të ashtuquajturat momente të orës), të treguara në Fig. 2.1, në numra të plotë t = 0, 1, 2,...
Emërtimet e përgjithshme të elementeve logjike.
Portat logjike të bazuara në DHE, OSE, JO në komponentë diskrete.
elementi i diodës OR (montim)
Një portë OR e bazuar në diodë ka dy ose më shumë hyrje dhe një dalje. Elementi mund të funksionojë si me paraqitje potenciale ashtu edhe me impuls të sasive logjike.
Në Fig. Figura 2.2a tregon një diagram të një elementi diodë për të punuar me potenciale dhe impulse me polaritet pozitiv. Kur përdorni logjikë negative dhe potenciale negative, ose impulse me polaritet negativ, është e nevojshme të ndryshoni polaritetin e diodave, siç tregohet në figurën 2.2,b.
Le të shqyrtojmë funksionimin e qarkut në Fig. 2.2, a. Nëse një impuls (ose potencial i lartë) vepron vetëm në një hyrje, atëherë dioda e lidhur me këtë hyrje hapet dhe pulsi (ose potenciali i lartë) transmetohet përmes diodës së hapur te rezistenca R. Në këtë rast, një tension i polaritetit në të cilat diodat në qarqe formohen në rezistencën R, hyrjet e mbetura i nënshtrohen tensionit bllokues.
oriz. 2.2.
Nëse sinjalet që korrespondojnë me logjikën 1 merren njëkohësisht në disa hyrje, atëherë nëse nivelet e këtyre sinjaleve janë rreptësisht të barabarta, të gjitha diodat e lidhura me këto hyrje do të hapen.
Nëse rezistenca e diodës së hapur është e vogël në krahasim me rezistencën e rezistencës R, niveli i tensionit në dalje do të jetë afër nivelit të sinjalit të hyrjes, pavarësisht se në sa hyrje është sinjali logjik 1 njëkohësisht aktiv.
Vini re se nëse nivelet e sinjaleve hyrëse ndryshojnë, atëherë hapet vetëm dioda e hyrjes, niveli i sinjalit të së cilës është më i lartë. Një tension gjenerohet në rezistencën R që është afër tensioneve më të larta që veprojnë në hyrje. Të gjitha diodat e tjera mbyllen, duke shkëputur burimet me nivele të ulëta sinjali nga dalja.
Kështu, një sinjal që korrespondon me logjikën 1 gjenerohet në daljen e elementit nëse logjika 1 është aktive në të paktën një nga hyrjet. Prandaj, elementi zbaton operacionin e ndarjes (operacioni OR).
Le të shqyrtojmë faktorët që ndikojnë në formën e pulsit të daljes. Le të ketë elementi n hyrje dhe njëra prej tyre furnizohet me një impuls tensioni drejtkëndor nga një burim me rezistencë në dalje Rout. Dioda e lidhur me këtë hyrje është e hapur dhe paraqet një rezistencë të ulët. Diodat e veçanta janë të mbyllura, kapacitetet C të kryqëzimeve të tyre p-n përmes rezistencave dalëse të burimeve të lidhura me hyrjet rezultojnë të jenë të lidhura paralelisht me daljen e elementit. Së bashku me ngarkesën dhe kapacitetin e instalimit C n, formohet një kapacitet ekuivalent C eq = C d + (n-1) C d, i lidhur paralelisht R (Fig. 2.3, a).
Në momentin që një impuls aplikohet në hyrje, për shkak të kapacitetit Cec, voltazhi i daljes nuk mund të rritet papritur; ajo rritet në mënyrë eksponenciale me konstante kohore
(që kur doli R< R), стремясь к значению U вх R/(R + R вых).
oriz. 2.3.
Në momentin që pulsi i hyrjes përfundon, voltazhi në kondensatorin e ngarkuar C eq nuk mund të bjerë papritur; zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me një konstante kohore (në këtë kohë të gjitha diodat janë të mbyllura); sepse kohëzgjatja e ndërprerjes së pulsit të daljes është më e gjatë se kohëzgjatja e pjesës së përparme të tij (Fig. 2.3, b). Zbatimi i pulsit të ardhshëm në hyrjen e elementit lejohet vetëm pasi voltazhi i mbetur në dalje nga veprimi i pulsit të mëparshëm ulet në një vlerë të caktuar të vogël. Prandaj, një rënie e ngadaltë e tensionit të daljes kërkon një rritje të intervalit të orës dhe, për rrjedhojë, shkakton një ulje të performancës.
elementi i diodës DHE (qarku i përputhjes)
Një portë AND ka një dalje dhe dy ose më shumë hyrje. Elementi i diodës AND mund të funksionojë me informacionin e paraqitur si në formë potenciali ashtu edhe në formë pulsi.
Figura 2.4a tregon qarkun e përdorur për tensionet pozitive të hyrjes. Kur përdorni logjikë negative dhe tensione hyrëse negative, ose impulse me polaritet negativ, është e nevojshme të ndryshoni polaritetin e tensionit të furnizimit me energji dhe polaritetin e diodave (Fig. 2.4b).
oriz. 2.4.
Le të ketë një nga hyrjet e qarkut në figurën 2.4a një nivel të ulët tensioni që i përgjigjet nivelit log.0. Rryma do të mbyllet në qark nga burimi E përmes rezistencës R, një diodë të hapur dhe një burim të tensionit të ulët të hyrjes. Meqenëse rezistenca e një diode të hapur është e ulët, një potencial i ulët nga hyrja do të transmetohet përmes diodës së hapur në dalje. Diodat e lidhura me hyrjet e mbetura, të cilat janë të ekspozuara ndaj një niveli të tensionit të lartë, rezultojnë të jenë të mbyllura. Tensioni që vepron në diodë mund të përcaktohet duke përmbledhur tensionet kur anashkaloni qarkun e jashtëm të diodës nga anoda e saj në katodë. Me këtë anashkalim, voltazhi në diodë është i barabartë me U d = U jashtë - U brenda. Kështu, tensioni i daljes i aplikuar në anodat e diodave është pozitiv për to, duke tentuar të hapë diodat; voltazhi i hyrjes i aplikuar në katodë është negativ, duke tentuar të mbyllë diodën. Dhe nëse jeni jashtë< u вх, то U д отрицательно и диод закрыт. Именно поэтому, когда на выходе элемента низкий потенциал (уровень лог.0), а на входе высокий потенциал (уровень лог.1), подключенный к этому входу диод оказывается закрытым.
Kështu, nëse të paktën një nga hyrjet ka një tension të nivelit të ulët (log.0), atëherë një tension i nivelit të ulët (log.0) gjenerohet në daljen e elementit.
Lërini tensionet e nivelit të lartë të funksionojnë në të gjitha hyrjet (log.1). Ato mund të ndryshojnë pak në kuptim. Në këtë rast, dioda që lidhet me hyrjen me një tension më të ulët do të jetë e hapur. Ky tension do të transmetohet përmes diodës në dalje. Diodat e mbetura do të mbyllen praktikisht. Tensioni i daljes do të vendoset në një nivel të lartë (log.1).
Rrjedhimisht, një tension i nivelit logjik 1 vendoset në daljen e elementit nëse dhe vetëm nëse një tension i nivelit logjik 1 funksionon në të gjitha hyrjet. Kështu, ne sigurohemi që elementi të kryejë operacionin logjik DHE.
Le të shqyrtojmë formën e pulsit të daljes (Fig. 2.5).
Do të supozojmë se një element ekuivalent kapacitiv C eq është i lidhur me daljen, kapaciteti i të cilit përfshin kapacitetet e ngarkesës, instalimin dhe diodat e mbyllura. Në momentin që një impuls tensioni aplikohet njëkohësisht në të gjitha hyrjet, voltazhi në C eq (në daljen e elementit) nuk mund të rritet papritur. Të gjitha diodat fillimisht rezultojnë të jenë të mbyllura nga tensionet hyrëse, të cilat janë negative për diodat. Prandaj, burimet e sinjalit të hyrjes do të shkëputen nga C eq. Kondensatori C eq ngarkohet nga burimi E përmes rezistencës R. Tensioni në kondensator (dhe për rrjedhojë në daljen e elementit) rritet në mënyrë eksponenciale me një konstante kohore (Fig. 2.5b). Në momentin kur uout tejkalon tensionin minimal të hyrjes, dioda përkatëse do të hapet dhe rritja e uin do të ndalet. Rryma nga burimi E, e mbyllur më parë përmes C eq, kalon në qarkun e hapur të diodës.
oriz. 2.5.
Në momentin që impulset e hyrjes mbarojnë, të gjitha diodat hapen me një tension pozitiv për to. Një shkarkim relativisht i shpejtë i C eq ndodh përmes diodave të hapura dhe rezistencave të ulëta në dalje të burimeve të sinjalit hyrës. Tensioni i daljes zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me një konstante të vogël kohore.
Krahasimi i formave të impulseve dalëse të elementeve të diodës OR dhe AND tregon se në elementin OR prerja e pulsit është më e zgjatur dhe në elementin AND pjesa e përparme e tij është më e zgjeruar.
elementi i transistorit JO (inverter)
oriz. 2.6.
Operacioni nuk mund të zbatohet nga elementi kryesor i paraqitur në Fig. 2.6,a. Duhet mbajtur parasysh se ky element kryen operacionin NOT vetëm në formën e mundshme të paraqitjes së vlerave logjike. Kur niveli i sinjalit të hyrjes është i ulët, që korrespondon me log.0, transistori mbyllet dhe në daljen e tij vendoset një tension i nivelit të lartë E (log1). Dhe anasjelltas, në një nivel të lartë të tensionit të hyrjes (niveli log.1), transistori është i ngopur dhe një tension afër zeros vendoset në daljen e tij (niveli log.0). Grafikët e tensioneve hyrëse dhe dalëse janë paraqitur në Fig. 2.6, b.
Elementet integrale logjike të bazës DHE-JO dhe parametrat e tyre.
Elementet logjike integrale përdoren në formën e mundshme të përfaqësimit të sasive logjike.
Diagrami i një elementi të integruar AND-NOT tip DTL është paraqitur në Fig. 2.7. Një element mund të ndahet në dy pjesë funksionale të lidhura në seri. Sasitë hyrëse i jepen pjesës që është diodë DHE portë Pjesa e dytë e elementit, e bërë në një transistor, është një inverter (që kryen funksionin NOT). Kështu, elementi kryen në mënyrë sekuenciale operacionet logjike DHE dhe NOT dhe, për rrjedhojë, në tërësi zbaton operacionin logjik DHE-JO.
Nëse një tension i nivelit të lartë (log.1) vepron në të gjitha hyrjet e elementit, atëherë një tension i nivelit të lartë gjenerohet në daljen e pjesës së parë të qarkut (në pikën A). Ky tension transmetohet përmes diodave VD në hyrjen e tranzistorit, i cili është në modalitetin e ngopjes; në daljen e elementit tensioni është i ulët (log.0).
oriz. 2.7.
Nëse të paktën një nga hyrjet ka një tension të nivelit të ulët (log.0), atëherë në pikën A formohet një tension i nivelit të ulët (afër zeros), transistori është i mbyllur dhe një tension i nivelit të lartë (log.1 ) është në dalje të elementit. Funksionimi i elementit të diodës AND në versionin e integruar ndryshon nga funksionimi i të njëjtit element të diskutuar më sipër për komponentët diskretë në atë që kur logjika 1 zbatohet njëkohësisht në të gjitha hyrjet, të gjitha diodat rezultojnë të jenë të mbyllura. Për shkak të kësaj, konsumi aktual nga burimi që furnizon tensionin hyrës në log.1 reduktohet në një vlerë shumë të vogël.
Le të hedhim një vështrim më të afërt në funksionimin e pjesës së inverterit të elementit. Së pari, le të vërejmë disa veçori të transistorëve të qarkut të integruar. Mikroqarqet përdorin transistorë silikoni të tipit n-p-n (në këtë rast, voltazhi i furnizimit të kolektorit ka një polaritet pozitiv dhe transistori hapet kur ka një tension pozitiv midis bazës dhe emetuesit). Në Fig. Figura 2.8 tregon një varësi tipike të rrymës së kolektorit nga tensioni ndërmjet bazës dhe emetuesit në modalitetin aktiv. E veçanta e kësaj karakteristike është se praktikisht tranzistori fillon të hapet në vlera relativisht të larta të tensionit bazë (zakonisht që tejkalojnë 0.6 V). Kjo veçori ju lejon të bëni pa burime të paragjykimit të bazës, pasi edhe në tensione pozitive në bazën e të dhjetave të një volt, tranzistori rezulton të jetë praktikisht i mbyllur. Së fundi, një veçori tjetër e transistorit të mikrocirkut është se voltazhi midis kolektorit dhe emetuesit në modalitetin e ngopjes është relativisht i lartë (mund të jetë 0.4 V ose më i lartë).
oriz. 2.8.
Lërini sinjalet në hyrjet e një elementi logjik të furnizohen nga daljet e elementeve të ngjashëm. Le të marrim tensionin log.1 të barabartë me 2.6 V, tensionin log.0 të barabartë me 0.6 V, tensionin në diodat e hapura dhe tensionin e emetuesit bazë të tranzistorit të ngopur i barabartë me 0.8 V.
Kur një tension prej 2,6 V (niveli log 1) aplikohet në të gjitha hyrjet (shih Fig. 2.7), diodat në hyrje mbyllen, rryma nga burimi E 1 përmes rezistencës R 1, diodat VD kalon në bazë i tranzitorit, duke e vendosur tranzitorin në modalitetin e ngopjes. Një tension i nivelit të ulët prej 0,6 V (niveli log 0) gjenerohet në daljen e elementit. Tensioni U A është i barabartë me shumën e tensioneve në diodat VD dhe tensionin U BE: 3 0,8 = 2,4 V. Kështu, diodat e hyrjes janë nën një tension të kundërt prej 0,2 V.
Nëse të paktën një nga hyrjet furnizohet me një tension të nivelit të ulët prej 0,6 V (niveli log 0), atëherë rryma nga burimi E 1 mbyllet përmes rezistencës R 1, një diodë hyrëse të hapur dhe burimit të sinjalit të hyrjes. Në këtë rast, U A = 0,8 + 0,6 = 1,4 V. Në këtë tension, transistori fiket për shkak të paragjykimit të ofruar nga diodat VD (këto dioda quhen diodat e paragjykimit). Rryma nga burimi E 1, që rrjedh përmes rezistencës R 1, diodave VD dhe rezistencës R 2, krijon një rënie të tensionit në diodat e paragjykimit afër U A. Tensioni U BE është pozitiv, por dukshëm më i vogël se 0,6 V, dhe transistori është i mbyllur.
Elementi AND-NOT i logjikës së diodës-transistorit (DTL)
Qarku bazë i elementit të paraqitur në figurën 2.9, si qarku i elementit DTL të diskutuar më sipër, përbëhet nga dy pjesë funksionale të lidhura në seri: një qark që kryen funksionin AND dhe një qark inverter. Një tipar dallues i ndërtimit të qarkut AND në elementin TTL është se ai përdor një transistor me shumë emetues MT, duke zëvendësuar një grup diodash hyrëse të qarkut DTL. Kryqëzimet e emetuesit të MT veprojnë si dioda hyrëse, dhe kryqëzimi i kolektorit vepron si një diodë e paragjykimit në qarkun bazë të tranzitorit të pjesës përmbysëse të qarkut të elementit.
Kur merret parasysh parimi i funksionimit të MT, ai mund të imagjinohet si i përbërë nga transistorë individualë me baza dhe kolektorë të kombinuar, siç tregohet në Fig. 2.9, b.
oriz. 2.9
Le të aplikohet një tension i nivelit logjik 1 (3.2 V) në të gjitha hyrjet e elementit. Shpërndarja e mundshme e potencialeve në pikat individuale të qarkut është paraqitur në Fig. 2.10a. Kryqëzimet e emetuesit MT rezultojnë të jenë të njëanshme të kundërt (potencialet e emetuesit janë më të larta se potencialet bazë), kryqëzimi i kolektorit MT, përkundrazi, është i njëanshëm në drejtimin përpara (potenciali i kolektorit është më i ulët se potenciali bazë). Kështu, MT mund të përfaqësohet nga transistorë që veprojnë në modalitetin aktiv me ndërrim të kundërt (në një ndërrim të tillë, emetuesi dhe kolektori ndryshojnë rolet). Transistori me shumë emetues është projektuar në atë mënyrë që fitimi i tij në lidhjen e kundërt të jetë shumë më i vogël se uniteti. Prandaj, emetuesit zgjedhin një rrymë të vogël nga burimet e sinjalit hyrës (ndryshe nga elementët DTL, ku kjo rrymë përmes diodave hyrëse të mbyllura është praktikisht zero). Rryma bazë MT rrjedh përmes kryqëzimit të kolektorit në bazën e tranzistorit VT, duke e mbajtur këtë të fundit në modalitetin e ngopjes. Tensioni i daljes është vendosur në një nivel të ulët (log.0).
oriz. 2.10.
Le të shqyrtojmë një gjendje tjetër të qarkut. Le të paktën një nga hyrjet të ketë një nivel tensioni prej log.0. Shpërndarja e potencialit që rezulton është paraqitur në Fig. 2.10b. Potenciali bazë MT është më i lartë se potenciali i emetuesit dhe kolektorit. Rrjedhimisht, të dy kryqëzimet, emituesi dhe kolektori, janë të njëanshëm përpara dhe MT është në modalitetin e ngopjes. E gjithë rryma bazë e MT mbyllet përmes kryqëzimeve të emetuesit. Tensioni midis emetuesit dhe kolektorit është afër zeros, dhe niveli i tensionit të ulët që vepron në emetues transmetohet përmes MT në bazën e tranzitorit VT. Transistori VT është i mbyllur, niveli i tensionit të daljes është i lartë (niveli log 1). Në këtë rast, pothuajse e gjithë rryma bazë e MT mbyllet përmes kryqëzimit të emetuesit të anuar përpara të MT.
Parametrat bazë të elementeve logjike të integruara
Le të shohim parametrat kryesorë dhe mënyrat për t'i përmirësuar ato.
Faktori i bashkimit të hyrjeve përcakton numrin e hyrjeve të elementeve të destinuara për të furnizuar variabla logjike. Një element me një koeficient të madh të kombinimit të hyrjes ka aftësi më të gjera logjike.
Kapaciteti i ngarkesës (ose raporti i daljes së daljes) përcakton numrin e hyrjeve të elementeve të ngjashëm që mund të lidhen me daljen e një elementi të caktuar. Sa më i lartë të jetë kapaciteti i ngarkesës së elementeve, aq më pak numri i elementeve mund të kërkohet kur ndërtoni një pajisje dixhitale.
Për të rritur kapacitetin e ngarkesës në DTL dhe TTL, përdoret një qark i ndërlikuar i pjesës përmbysëse. Diagrami i një elementi me një nga variantet e një inverteri kompleks është paraqitur në figurën 2.11.
oriz. 2.11
Figura 2.11a ilustron modalitetin e aktivizuar të elementit. Nëse të gjitha hyrjet kanë një tension të nivelit logjik prej 1, e gjithë rryma që rrjedh përmes rezistencës R1 furnizohet në bazën e tranzistorit VT2. Transistori VT2 hapet dhe kalon në modalitetin e ngopjes. Rryma e emetuesit e tranzitorit VT2 derdhet në bazën e tranzitorit VT5, duke e mbajtur këtë transistor të hapur. Transistorët VT3 dhe VT4 janë të mbyllur, pasi në kryqëzimin e emetuesit të secilit prej tyre aplikohet një tension prej 0.3 V, i cili është i pamjaftueshëm për të hapur transistorët.
Në Fig. 2.11b tregon mënyrën e çaktivizimit të elementit. Nëse të paktën një nga hyrjet ka një nivel tensioni prej log.0, atëherë rryma e rezistencës R1 kalohet plotësisht në qarkun e hyrjes. Transistorët VT2 dhe VT5 mbyllen, voltazhi i daljes është në nivelin log.1. Transistorët VT3, VT4 funksionojnë në dy përcjellës emetues të lidhur në seri, hyrja e të cilave furnizohet me rrymë përmes rezistencës R2, dhe rryma e emetuesit e VT4 kalimtare fuqizon ngarkesën.
Kur elementi me një inverter të thjeshtë fiket, rryma furnizohet në ngarkesë nga burimi i energjisë përmes një rezistence kolektori Rк me një rezistencë të lartë (shih Fig. 2.11b). Kjo rezistencë kufizon vlerën maksimale të rrymës në ngarkesë (me rritjen e rrymës së ngarkesës, rënia e tensionit në Rk rritet, voltazhi i daljes zvogëlohet). Në një element me një inverter kompleks, rryma e emetuesit e tranzitorit VT4, që vepron në një qark pasues emetues, furnizohet me ngarkesën. Meqenëse rezistenca e daljes së ndjekësit të emetuesit është e vogël, voltazhi i daljes është më pak i varur nga rryma e ngarkesës dhe vlerat e mëdha të rrymës së ngarkesës janë të lejueshme.
PerformancaElementet logjike janë një nga parametrat më të rëndësishëm të elementeve logjikë; ai vlerësohet nga vonesa në përhapjen e sinjalit nga hyrja në dalje të elementit.
Figura 2.12 tregon formën e sinjaleve hyrëse dhe dalëse të elementit logjik (inverter): t 1.0 3 - koha e vonesës për kalimin e daljes së elementit nga gjendja 1 në gjendjen 0; t 0.1 3 - vonesa e kalimit nga gjendja 0 në gjendjen 1. Siç shihet nga figura, koha e vonesës matet në një nivel të mesatarizuar ndërmjet niveleve log.0 dhe log.1. Vonesa mesatare e përhapjes së sinjalit t z av = 0,5 (t 0,1 3 + t 1,0 3). Ky parametër përdoret në llogaritjen e vonesës së përhapjes së sinjaleve në qarqet logjike komplekse.
oriz. 2.12
Le të shqyrtojmë faktorët që ndikojnë në performancën e një elementi logjik dhe metodat për rritjen e performancës.
Për të rritur shpejtësinë e kalimit të transistorëve në element, është e nevojshme të përdoren transistorë me frekuencë më të lartë dhe të ndërroni transistorët me rryma të mëdha kontrolli në qarkun bazë; një reduktim i ndjeshëm i kohës së vonesës arrihet përmes përdorimit të një mënyre të ngopur të funksionimit të transistorëve (në këtë rast, koha e nevojshme për resorbimin e transportuesve të pakicës në bazë kur transistorët janë fikur) eliminohet.
oriz. 2.13
Ky proces mund të përshpejtohet me metodat e mëposhtme:
· një rënie në R (dhe për rrjedhojë një rënie në konstantën e kohës); megjithatë, në të njëjtën kohë, rryma dhe fuqia e konsumuar nga burimi i energjisë rriten;
· përdorimi i rënieve të vogla të tensionit në element;
· përdorimi i një elementi pasues emetues në dalje, i cili redukton ndikimin e kapacitetit të ngarkesës.
Më poshtë, kur përshkruhen elementët logjik të logjikës së çiftuar me emetues, tregohet përdorimi i këtyre metodave për të rritur shpejtësinë e elementeve.
oriz. 2.13
Imuniteti ndaj zhurmës përcaktohet nga vlera maksimale e interferencës që nuk shkakton ndërprerje të funksionimit të elementit.
Për të vlerësuar në mënyrë sasiore imunitetin ndaj zhurmës, ne do të përdorim të ashtuquajturat karakteristikë e transferimit element logjik (inverter). Figura 2.14 tregon një formë tipike të kësaj karakteristike.
oriz. 2.14
Karakteristika e transferimit është varësia e tensionit të daljes nga hyrja. Për ta marrë atë, është e nevojshme të lidhni të gjitha hyrjet e elementit logjik dhe, duke ndryshuar tensionin e daljes, të shënoni vlerat përkatëse të tensionit të daljes.
Me rritjen e tensionit të hyrjes nga zero në log të nivelit të pragut.0 U 0 p, tensioni i daljes zvogëlohet nga niveli log.1 U 1 min. Një rritje e mëtejshme e hyrjes çon në një rënie të mprehtë të prodhimit. Në vlera të mëdha të tensionit të hyrjes që tejkalojnë login e nivelit të pragut.1 U 0 max. Kështu, gjatë funksionimit normal të elementit në modalitetin statik (të qëndrueshëm), tensionet e hyrjes U 0 p janë të papranueshme.< u вх
Zhurma e pranueshme konsiderohet ajo që, kur mbivendoset në tensionin e hyrjes, nuk do ta sjellë atë në rajonin e vlerave të papranueshme U 0 p.< u вх
Porta logjike e bashkuar me emitues
Një qark tipik i një elementi të integruar të logjikës së çiftuar me emetues është paraqitur në Fig. 2.15.
oriz. 2.15.
Transistorët VT 0, VT 1, VT 2, VT 3 funksionojnë në qarkun e ndërprerësit aktual, transistorët VT 4, VT 5 - në pasuesit e emetuesit të daljes. Diagrami tregon vlerat e mundshme në pika të ndryshme kur një nivel tensioni log.1 aplikohet në hyrje; Vlerat e potencialeve të pikave të njëjta janë të mbyllura në kllapa për rastin kur një nivel tensioni log.0 aplikohet në të gjitha hyrjet e elementit. Vlerat e këtyre potencialeve korrespondojnë me nivelet e mëposhtme:
· tensioni i furnizimit me energji Ek = 5 V;
· niveli logjik 1 U 1 = 4,3 V;
· niveli logjik 1 U 0 = 3,5 V;
· Tensioni ndërmjet bazës dhe emetuesit të transistorit të hapur U është = 0,7 V.
Le të shqyrtojmë parimin e funksionimit të elementit logjik të integruar ESL (shih Fig. 2.15).
Le të aplikohet tension U 1 = 4.3 V në In 1. Transistori VT 1 është i hapur; rryma e emetuesit e këtij transistori krijon një rënie të tensionit në të gjithë rezistencën R U a = U 1 -U be = 4,3 - 0,7 = 3,6 V; rryma e kolektorit krijon një tension U Rк1 = 0,8 V në rezistencën Rk1; Tensioni në kolektorin e tranzistorit U b = E k - U Rk1 = 5 - 0,8 = 4,2 V.
Tensioni ndërmjet bazës dhe emetuesit të tranzistorit VT 0 U të jetë VT0 = U - U a = 3,9 - 3,6 = 0,3 V; ky tension nuk është i mjaftueshëm për të hapur transistorin VT 0. Kështu, gjendja e hapur e ndonjë prej transistorëve VT 1, VT 2, VT 3 çon në gjendjen e mbyllur të tranzitorit VT 0. Rryma përmes rezistencës R k2 është shumë e vogël (vetëm rryma bazë e tranzistorit VT 5 rrjedh) dhe voltazhi në kolektorin VT 0.
Le të shqyrtojmë një gjendje tjetër të elementit logjik. Le të veprojë në të gjitha hyrjet një tension prej log.0 U 0 = 3.5 V. Në këtë rast tranzistori VT 0 rezulton i hapur (nga të gjithë transistorët emetuesit e të cilëve janë të kombinuar, hapet ai me tension më të lartë); U a = U - U be = 3,9 - 0,7 = 3,2 V; voltazhi ndërmjet bazës dhe emetuesit të transistorëve VT 1, VT 2, VT 3 është i barabartë me U të jetë VT1...VT0 = U 0 - U a = 3,5 - 0,7 = 0,3 V dhe këta transistorë janë të mbyllur; U b = 5 V; U në = 4,2 V.
Tensionet nga pikat b dhe c transmetohen në daljet e elementit përmes përsëritësve emetues; në këtë rast, niveli i tensionit zvogëlohet me vlerën U be = 0,7 V. Le t'i kushtojmë vëmendje faktit të rëndësishëm që tensionet në dalje janë të barabarta me U 1 (4,3 V) ose U 0 (3,5 V).
Le të zbulojmë se çfarë funksioni logjik formohet në daljet e elementit.
Në pikën në dhe në daljen 2, gjenerohet një tension i nivelit të ulët kur transistori VT 0 është i hapur, d.m.th. në rastin kur x 1 = 0, x 2 = 0, x 3 = 0. Për çdo kombinim tjetër të vlerave të variablave hyrëse, transistori VT 0 është i mbyllur dhe një tension i nivelit të lartë gjenerohet në Out 2. Nga kjo rrjedh se një ndarje e variablave x 1 Vx 1 Vx 1 formohet në Out 2. Funksioni OSE-NOT formohet në Out 1.
Prandaj, porta logjike kryen operacionet NOR dhe OR.
Në mikroqarqet ESL, pika g është bërë e zakonshme dhe pika d është e lidhur me një burim energjie me një tension prej -5 V. Në këtë rast, potencialet e të gjitha pikave të qarkut zvogëlohen në 5 V.
Elementi logjik i konsideruar i përket klasës së elementeve me veprim më të shpejtë (koha e shkurtër e vonesës së përhapjes së sinjalit) sigurohet nga faktorët e mëposhtëm: transistorët e hapur janë në modalitetin aktiv (jo në modalitetin e ngopjes); përdorimi i ndjekësve të emetuesit në dalje përshpejton procesin e rimbushjes së kondensatorëve të lidhur me daljet; transistorët janë të lidhur sipas një qarku të përbashkët të ndërrimit të bazës, i cili përmirëson vetitë e frekuencës së transistorëve dhe përshpejton procesin e ndërrimit të tyre; Dallimi në nivelet logjike U 1 -U 0 = 0,8 V u zgjodh të jetë i vogël (megjithatë, kjo çon në një imunitet relativisht të ulët të zhurmës së elementit).
Elementet logjike të bazuara në transistorë MOS
oriz. 2.16
Në Fig. Figura 2.16 tregon një diagram të një elementi logjik me një kanal të induktuar të tipit n (e ashtuquajtura teknologji MIS n). Transistorët kryesorë VT 1 dhe VT 2 janë të lidhur në seri, transistori VT 3 vepron si ngarkesë. Në rastin kur një tension i lartë U 1 aplikohet në të dy hyrjet e elementit (x 1 = 1, x 2 = 1), të dy transistorët VT 1 dhe VT 2 janë të hapur dhe një tension i ulët U 0 vendoset në dalje. Në të gjitha rastet e tjera, të paktën një nga transistorët VT 1 ose VT 2 është i mbyllur dhe tensioni U 1 është vendosur në dalje. Kështu, elementi kryen funksionin logjik DHE-JO.
oriz. 2.17
Në Fig. Figura 2.17 tregon një diagram të elementit OSE-NOT. Një tension i ulët U 0 vendoset në daljen e tij nëse të paktën një nga hyrjet ka një tension të lartë U 1 , duke hapur një nga transistorët kryesorë VT 1 dhe VT 2 .
oriz. 2.18
Treguar në Fig. Diagrami 2.18 është një diagram i elementit NOR-NOT të teknologjisë KMDP. Në të, transistorët VT 1 dhe VT 2 janë kryesorët, transistorët VT 3 dhe VT 4 janë ato me ngarkesë. Lëreni tensionin e lartë U 1. Në këtë rast, transistori VT 2 është i hapur, transistori VT 4 është i mbyllur dhe, pavarësisht nga niveli i tensionit në hyrjen tjetër dhe gjendja e transistorëve të mbetur, një tension i ulët U 0 vendoset në dalje. Elementi zbaton operacionin logjik OSE-JO.
Qarku CMPD karakterizohet nga konsumi shumë i ulët i rrymës (dhe rrjedhimisht fuqia) nga furnizimet me energji elektrike.
Elementet logjike të logjikës së injektimit integral
oriz. 2.19
Në Fig. Figura 2.19 tregon topologjinë e elementit logjik të logjikës së injektimit integral (I 2 L). Për të krijuar një strukturë të tillë, kërkohen dy faza të difuzionit në silikon me përçueshmëri të tipit n: gjatë fazës së parë formohen rajonet p 1 dhe p 2 dhe gjatë fazës së dytë, formohen rajonet n 2.
Elementi ka strukturën p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Shtë e përshtatshme të merret në konsideratë një strukturë e tillë me katër shtresa duke e imagjinuar atë si një lidhje të dy strukturave konvencionale të tranzistorit me tre shtresa:
fq 1 - n 1 - fq 2 n 1 - fq 2 - n 1
Diagrami që korrespondon me këtë paraqitje është paraqitur në Fig. 2.20, a. Le të shqyrtojmë funksionimin e elementit sipas kësaj skeme.
oriz. 2.20
Transistori VT 2 me një strukturë të tipit n 1 -p 2 -n 1 kryen funksionet e një inverteri me disa dalje (secili kolektor formon një dalje të veçantë të një elementi sipas një qarku të hapur kolektori).
Transistor VT 2, i quajtur injektor, ka një strukturë si p 1 -n 1 -p 2 . Meqenëse zona n 1 e këtyre transistorëve është e zakonshme, emetuesi i tranzitorit VT 2 duhet të lidhet me bazën e tranzitorit VT 1; prania e një zone të përbashkët p 2 çon në nevojën për të lidhur bazën e tranzitorit VT 2 me kolektorin e tranzitorit VT 1. Kjo krijon një lidhje midis transistorëve VT 1 dhe VT 2, të paraqitur në Fig. 2.20a.
Meqenëse emetuesi i tranzitorit VT 1 ka një potencial pozitiv dhe baza është në potencial zero, kryqëzimi i emetuesit është i njëanshëm përpara dhe transistori është i hapur.
Rryma e kolektorit të këtij transistori mund të mbyllet ose përmes transistorit VT 3 (inverter i elementit të mëparshëm) ose përmes kryqëzimit të emetuesit të tranzitorit VT 2.
Nëse elementi logjik i mëparshëm është në gjendje të hapur (tranzistori VT 3 është i hapur), atëherë në hyrje të këtij elementi ka një nivel të ulët tensioni, i cili, duke vepruar në bazë të VT 2, e mban këtë tranzistor në gjendje të mbyllur. Rryma e injektorit VT 1 mbyllet përmes transistorit VT 3. Kur elementi logjik i mëparshëm mbyllet (transistori VT 3 është i mbyllur), rryma kolektore e injektorit VT 1 derdhet në bazën e tranzitorit VT 2, dhe ky tranzitor është vendosur në gjendje të hapur.
Kështu, kur VT 3 është i mbyllur, transistori VT 2 është i hapur dhe, anasjelltas, kur VT 3 është i hapur, transistori VT 2 është i mbyllur. Gjendja e hapur e elementit korrespondon me gjendjen log.0, dhe gjendja e mbyllur korrespondon me gjendjen log.1.
Injektori është një burim i rrymës direkte (e cila mund të jetë e zakonshme për një grup elementësh). Shpesh ata përdorin përcaktimin grafik konvencional të një elementi, të paraqitur në Fig. 2.21, b.
Në Fig. Figura 2.21a tregon një qark që zbaton operacionin OSE-JO. Lidhja e kolektorëve të elementeve korrespondon me funksionimin e të ashtuquajturve instalimi I. Në të vërtetë, mjafton që të paktën njëri nga elementët të jetë në gjendje të hapur (gjendja log.0), atëherë rryma e injektimit të elementit tjetër do të mbyllet përmes inverterit të hapur dhe do të vendoset një nivel i ulët log.0 në prodhimi i kombinuar i elementeve. Rrjedhimisht, në këtë dalje formohet një vlerë që korrespondon me shprehjen logjike x 1 · x 2. Zbatimi i transformimit de Morgan në të çon në shprehjen x 1 · x 2 = . Prandaj, kjo lidhje e elementeve zbaton me të vërtetë operacionin OSE-JO.
oriz. 2.21
Elementët logjikë DHE 2 L kanë përparësitë e mëposhtme:
· të sigurojë një shkallë të lartë integrimi; në prodhimin e qarqeve I 2 L përdoren të njëjtat procese teknologjike si në prodhimin e qarqeve të integruara në transistorë bipolarë, por numri i operacioneve teknologjike dhe fotomaskat e nevojshme është më i vogël;
· përdoret një tension i reduktuar (rreth 1V);
· të sigurojë aftësinë për të shkëmbyer energji në një gamë të gjerë të performancës (konsumi i energjisë mund të ndryshohet me disa renditje të madhësisë, të cilat përkatësisht do të çojnë në një ndryshim në performancë);
· janë në përputhje të mirë me elementët TTL.
Në Fig. Figura 2.21b tregon një diagram të kalimit nga elementët I 2 L në elementin TTL.
- Koeficienti i grumbullimit të hyrjes K rreth- numri i hyrjeve me të cilat zbatohet funksioni logjik.
- Faktori i daljes K herë tregon se sa hyrje logjike të pajisjeve të së njëjtës seri mund të lidhen njëkohësisht me daljen e një elementi logjik të caktuar.
- Performanca karakterizohet nga koha e vonesës së përhapjes së sinjalit nëpër LE dhe përcaktohet nga grafikët e sinjaleve hyrëse dhe dalëse kundrejt kohës (Figura 10). Ka një ndryshim në kohën e vonesës së përhapjes së sinjalit kur LE është i ndezur t 1,0 z.r., koha e vonesës së sinjalit kur fiket t 0,1 z.r. dhe koha mesatare e vonesës së përhapjes t 1,0 z.r e mërkurë..
Figura 10 Për të përcaktuar kohën e vonesës së përhapjes së sinjalit LE
Koha mesatare e vonesës së përhapjes së sinjalit është një interval kohor i barabartë me gjysmën e shumës së kohëve të vonesës së përhapjes së sinjalit kur elementi logjik është i ndezur dhe fikur:
t shendeti mart= (t 1,0 z.r.+ t 0,1 z.r.)/2
- Tensioni i lartë U 1 dhe U i ulët 0 nivelet(hyrje U 1 hyrje dhe fundjavave U 0 jashtë) dhe paqëndrueshmëria e tyre e lejuar. Nën U 1 dhe U 0 kuptoni vlerat nominale të tensionit "Log.1" dhe "Log.0"; paqëndrueshmëria shprehet në njësi relative ose në përqindje.
- Tensionet e pragut të lartë U 1 poret dhe U-ja e ulët 0 nivelet e poreve. Tensioni i pragut kuptohet të jetë më i vogli ( U 1 që atëherë) ose më e madhja ( U 0 që atëherë) vlera e niveleve përkatëse në të cilat fillon kalimi i elementit logjik në një gjendje tjetër. Këto parametra përcaktohen duke marrë parasysh përhapjen e parametrave të serisë përkatëse në intervalin e temperaturës së funksionimit; librat e referencës shpesh japin një vlerë mesatare U POR.
- Rrymat hyrëse I 0 në, unë 1 hyrje përkatësisht në tensionet hyrëse të niveleve të ulëta dhe të larta.
- Imuniteti ndaj zhurmës. Imuniteti i zhurmës statike vlerësohet bazuar në karakteristikat e transferimit të elementit logjik si diferenca minimale midis vlerave të sinjaleve të daljes dhe hyrjes në lidhje me vlerën e pragut, duke marrë parasysh përhapjen e parametrave në intervalin e temperaturës së funksionimit:
U- POM = U 1 jashtë.min - U POR
U+ POM = U POR – U 0 jashtë.min
Të dhënat e referencës zakonisht ofrojnë një vlerë të lejueshme interferenci, e cila nuk e ndërron LE në kushte të pranueshme funksionimi.
- Konsumi i energjisë P djersitje ose konsumi aktual I djersitem.
- Ndërrimi i energjisë- puna e shpenzuar për kryerjen e një ndërprerës të vetëm. Ky është një parametër integral që përdoret për të krahasuar mikroqarqet e serive dhe teknologjive të ndryshme. Gjendet si produkt i konsumit të energjisë dhe koha mesatare e vonesës së përhapjes së sinjalit.
3.2 Logjika tranzistor-transistor
Elementet logjike transistor-transistor (TTL) formojnë bazën e mikroqarqeve me shpejtësi të mesme dhe të lartë. Janë zhvilluar dhe përdoren disa variante skemash me parametra të ndryshëm.
Figura 11 Elementet logjike NAND me një inverter të thjeshtë a) dhe kompleks b).
3.2.1 Elementi TTL NAND me një inverter të thjeshtë
Një element i tillë përfshin një tranzistor VT1 me shumë emetues (Figura 11,a), i cili kryen funksionin logjik AND, dhe një tranzistor VT2, i cili zbaton operacionin NOT.
Tranzistori me shumë emetues (MET) është baza e TTL. Nëse ka një qark në hyrje, d.m.th. Emituesit e sinjalit MET U 0 =U CE.us Kryqëzimet e emetuesit janë të njëanshme përpara dhe një rrymë e rëndësishme bazë rrjedh përmes VT1 Unë B 1 =(E–U BE.us –U CE.us)/R B, e mjaftueshme që transistori të jetë në modalitetin e ngopjes. Në këtë rast, tensioni i kolektorit-emiter VT 1 U CE.us=0,2 V. Tensioni në bazën e tranzistorit VT2 është i barabartë me U 0 +U CE.us=2U CE.us<U BE.ne dhe tranzistori VT2 është i mbyllur. Tensioni në daljen e qarkut korrespondon me nivelin logjik "1". Qarku do të jetë në këtë gjendje për sa kohë që sinjali në të paktën një nga hyrjet është i barabartë me U 0 .
Nëse tensioni i hyrjes rritet nga niveli U 0 në të gjitha hyrjet njëkohësisht, ose në njërën nga hyrjet, me kusht që të aplikohet një sinjal logjik "1" në hyrjet e mbetura, atëherë tensioni i hyrjes në bazë rritet dhe kur U b=U brenda+U CE.us=U BE.ne dhe tranzistori VT2 do të hapet. Si rezultat, rryma bazë VT2 do të rritet, e cila do të rrjedhë nga burimi i energjisë përmes rezistencës R b si kryqëzimi i kolektorit VT1 ashtu edhe tranzistori VT2 do të kalojnë në modalitetin e ngopjes. Rritje të mëtejshme U VX do të çojë në bllokimin e kryqëzimeve të emetuesit të tranzistorit VT1, dhe si rezultat do të kalojë në një modalitet në të cilin kryqëzimi i kolektorit është i njëanshëm në drejtimin përpara, dhe kryqëzimet e emetuesit janë të njëanshëm në drejtim të kundërt (modaliteti i ndërrimit të kundërt) . Tensioni i daljes së qarkut U JASHTË=U CE.us=U 0 (transistori VT2 në ngopje).
Kështu, elementi i konsideruar kryen operacionin logjik DHE-JO.
Qarku më i thjeshtë i një elementi TTL ka një sërë disavantazhesh. Kur elementë të tillë lidhen në seri, kur emetuesit e elementeve të tjerë të ngjashëm janë të lidhur në daljen e elementit, rryma e konsumuar nga LE rritet dhe tensioni i nivelit të lartë zvogëlohet (log. "1"). Prandaj, elementi ka një kapacitet të ulët ngarkese. Kjo është për shkak të pranisë së rrymave të mëdha emetuese të tranzistorit me shumë emetues në modalitetin e kundërt, të cilat konsumohen nga LE nga transistorët e ngarkesës.
Për më tepër, ky qark ka imunitet të ulët ndaj zhurmës në lidhje me nivelin e ndërhyrjes pozitive: U+ POM = U BE.us –U 0 =U BE.ne–2U CE.us. Për të eliminuar këto mangësi, përdoren qarqet TTL me një inverter kompleks (Figura 11,b).
3.2.2 Elementi TTL me inverter kompleks
Një qark TTL me një inverter kompleks (Figura 11, b), ashtu si një qark me një inverter të thjeshtë, kryen një operacion logjik DHE-JO. Nëse ka tension në hyrje, log. Transistori VT1 me shumë emetues "0" është në modalitetin e ngopjes dhe transistori VT2 është i mbyllur. Rrjedhimisht, transistori VT4 është gjithashtu i mbyllur, pasi rryma nuk rrjedh përmes rezistencës R4 dhe tensionit në bazën e VT4 U bae 4 = "0". Transistori VT3 është i hapur pasi baza e tij është e lidhur me burimin e energjisë E përmes rezistorit R2. Rezistenca e rezistencës R3 është e vogël, kështu që VT3 funksionon si një ndjekës emetues. Rryma e ngarkesës së elementit logjik dhe voltazhi i daljes që korrespondon me nivelin e logit rrjedhin përmes transistorit VT3 dhe diodës së hapur VD. "1" është e barabartë me tensionin e furnizimit minus rënien e tensionit U BE.ne, rënia e tensionit në një diodë të hapur U d=U BE.ne dhe një rënie e vogël e tensionit në rezistencën R 2 nga rryma bazë VT2: U¹= E–2U CE.us– R 2 Unë B 2 = U n- 2U BE.ne.
Mënyra e konsideruar korrespondon me seksionin 1 të karakteristikës së transferimit të elementit logjik TTL (Figura 12.a)
Figura 12 Karakteristikat e serisë bazë LE 155:
a – transmetim, b – hyrje.
Me rritjen e tensionit në të gjitha hyrjet, potenciali i bazës VT2 rritet dhe kur U VX=U 0 që atëherë hapet transistori VT2, rryma e kolektorit fillon të rrjedhë Unë K 2 përmes rezistorëve R2 dhe R4. Si rezultat, rryma bazë e VT3 zvogëlohet, rënia e tensionit në të rritet dhe voltazhi i daljes zvogëlohet (seksioni 2 në figurën 12). Ndërsa ka një rënie të tensionit në rezistencën R4 U R 4 <U BE.ne transistori VT4 është i mbyllur. Kur U VX=U¹ që atëherë =2U BE.ne–U CE.us hapet transistori VT4. Një rritje e mëtejshme e tensionit të hyrjes çon në ngopjen e VT2 dhe VT4 dhe kalimin e VT1 në modalitetin e kundërt (seksioni 3 në figurën 12). Në këtë rast, potenciali i pikës " A"(shih Figurën 11, b) është e barabartë me Ua=U BE.ne+U CE.us, dhe pikat " b» - U b=U CE.us, prandaj, U ab=U a–U b=U BE.ne. Për të zhbllokuar transistorin VT3 dhe diodën VD1, ju duhet U ab≥2U BE.ne. Meqenëse ky kusht nuk plotësohet, VT3 dhe VD1 janë të mbyllura dhe voltazhi në hyrje të qarkut është i barabartë me U CE.us=U 0 (seksioni 4 në figurën 12).
Gjatë ndërrimit, ka periudha kohore kur të dy transistorët VT3 dhe VT4 janë të hapur dhe ndodhin rritje të rrymës. Për të kufizuar amplituda e kësaj rryme, një rezistencë me një rezistencë të vogël (R 3 = 100-160 Ohms) përfshihet në qark.
Në një tension negativ në emetuesit MET më të madh se 2 V, zhvillohet një prishje e tunelit dhe rryma e hyrjes rritet ndjeshëm. Për të mbrojtur LE nga efektet e ndërhyrjeve negative, diodat VD2, VD3 futen në qark, të cilat e kufizojnë atë në nivelin 0.5-0.6V.
Me një tension pozitiv më të madh se (4–4,5) V, rryma e hyrjes gjithashtu rritet, prandaj, për të furnizuar hyrjet LE me një regjistër. "1" hyrjet nuk mund të lidhen me tensionin e furnizimit +5 V.
Në aplikimin praktik të LE TTL, hyrjet e papërdorura mund të lihen të lira. Megjithatë, kjo redukton imunitetin ndaj zhurmës për shkak të efektit të ndërhyrjes në terminalet e lira. Prandaj, ato zakonisht ose kombinohen me njëri-tjetrin, nëse kjo nuk çon në një tepricë për LE-në e mëparshme, ose lidhen me një burim energjie +5 V përmes një rezistence R = 1 kOhm, e cila kufizon rrymën hyrëse. Deri në 20 hyrje mund të lidhen me çdo rezistencë. Me këtë metodë niveli është log. "1" është krijuar artificialisht.
Imuniteti ndaj zhurmës i një elementi TTL me një inverter kompleks:
U + pom = U 1 që atëherë – U 0 = 2U BE.ne – 2U CE.us
U – pom = U 1 – U 1 që atëherë = E – 4U BE.ne + U CE.us
Performanca e elementeve TTL, e përcaktuar nga koha e vonesës së përhapjes së sinjalit kur ndizet t 1,0 ass.r dhe duke u fikur t 0,1 ass.r, varet nga kohëzgjatja e proceseve të akumulimit dhe resorbimit të bartësve të pakicës në bazat e transistorëve, duke rimbushur kapacitetet e SC-ve të kolektorëve dhe kondensatorëve emetues të kryqëzimeve SC. Meqenëse gjatë funksionimit të elementit TTL, transistorët e hapur janë në një gjendje ngopjeje, një kontribut të rëndësishëm në rritjen e inercisë së TTL jep koha e resorbimit të transportuesve të pakicës kur transistorët janë fikur.
Elementet TTL me një inverter kompleks kanë një lëkundje të madhe logjike, konsum të ulët të energjisë, performancë të lartë dhe imunitet ndaj zhurmës. Vlerat tipike të parametrave TTL janë si më poshtë: U gropë=5 V; U 1 ≥2,8 V; U 0 ≤0,5 V; t ndertesa=10...20 ns; P pot.sr.=10...20 mW; K herë=10.
Në aplikimin praktik të LE TTL, hyrjet e papërdorura mund të lihen të lira. Megjithatë, kjo redukton imunitetin ndaj zhurmës për shkak të efektit të ndërhyrjes në terminalet e lira. Prandaj, ato zakonisht ose kombinohen me njëri-tjetrin, nëse kjo nuk çon në një tepricë për LE-në e mëparshme, ose lidhen me një burim energjie +5 V përmes një rezistence R = 1 kOhm, e cila kufizon rrymën hyrëse. Deri në 20 hyrje mund të lidhen me çdo rezistencë.
3.2.3 Elementet TTLSH
Për të rritur performancën e elementeve TTL, elementët TTLSH përdorin transistorë Schottky, të cilët janë një kombinim i një transistori konvencional dhe një diodë Schottky të lidhur midis bazës dhe kolektorit të tranzitorit. Meqenëse rënia e tensionit në gjendje në një diodë Schottky është më e vogël se ajo e një kryqëzimi konvencional pn, shumica e rrymës hyrëse rrjedh nëpër diodë dhe vetëm një pjesë e vogël derdhet në bazë. Prandaj, transistori nuk hyn në modalitetin e ngopjes së thellë.
Rrjedhimisht, akumulimi i bartësve në bazë për shkak të injektimit të tyre përmes kryqëzimit të kolektorit praktikisht nuk ndodh. Në këtë drejtim, ka një rritje të shpejtësisë së ndërprerësit të tranzitorit me një pengesë Schottky si rezultat i një rënie në kohën e rritjes së rrymës së kolektorit kur ndizet dhe koha e resorbimit kur fiket.
Koha mesatare e vonesës së përhapjes së sinjalit të elementeve TTL me dioda Schottky (TTLS) është afërsisht dy herë më pak në krahasim me elementët e ngjashëm TTL. Disavantazhi i TTLSh është imuniteti më i ulët i zhurmës në krahasim me elementët e ngjashëm TTL. U + pom për shkak të vlerës më të lartë U 0 ose më pak U por.
3.2.4 Elementet TTL me tre gjendje dalëse -
keni një hyrje shtesë V - hyrje leje (Figura 13, a). Kur në këtë hyrje aplikohet tension U 0 transistori VT5 është i hapur dhe i ngopur, dhe transistorët VT6 dhe VT7 janë të mbyllur dhe për këtë arsye nuk ndikojnë në funksionimin e elementit logjik. Në varësi të kombinimit të sinjaleve në hyrjet e informacionit, dalja e LE mund të jetë një sinjal me një nivel "log". 0" ose "log. 1". Kur në hyrjen V aplikohet një tension me një nivel “log. Transistori 1" VT5 mbyllet, dhe transistorët VT6 dhe VT7 hapen, voltazhi në bazën e tranzitorit VT3 zvogëlohet në nivel U BE.ne+U d, transistorët VT2, VT3, VT4 mbyllen dhe LE kalon në një gjendje me rezistencë të lartë (të tretë), domethënë shkëputet nga ngarkesa.
Figura 13b tregon UGO-në e këtij elementi. Simboli ∇ tregon se dalja ka tre gjendje. Ikona E∇ “Rezolucioni i gjendjes së tretë” tregon se me sinjalin =0 LE kalohet në gjendjen e tretë (rezistencë të lartë).
Për të zvogëluar ndërhyrjen përgjatë qarkut të furnizimit me energji elektrike, në pikat e lidhjes me autobusët e grupeve LE janë instaluar kondensatorë qeramikë shkëputës me një kapacitet prej rreth 0,1 μF për rast. Në secilën tabelë, midis qarkut të energjisë dhe autobusit të zakonshëm, ka 1-2 kondensatorë elektrolitikë me një kapacitet 4,7-10 μF.
Figura 13 Elementi logjik TTL AND-NOT me tre gjendje dalëse a) dhe UGO-ja e tij b).
Tabela 7 tregon parametrat e disa serive të LE TTL.
Tabela 7 Parametrat e disa serive të elementeve logjikë TTL
| OPSIONE | SERIA | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Universale | Performancë e lartë | Mikrofuqia | |||
| 133, 155 | K531 | 1531 KR | K555 | Kr1533 | |
| Rryma hyrëse I 0 VX, mA | -1,6 | -2,0 | -0,6 | -0,36 | -0,2 |
| Rryma hyrëse I 1 VX, mA | 0,04 | 0,05 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Tensioni i daljes U 0 DALJE, NË | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,4 |
| Tensioni i daljes U 1 DALJE, NË | 2,4 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,5 |
| Raporti i daljes së daljes K TIMES | 10 | 10 | 10 | 20 | 20 |
| Faktori i bashkimit të hyrjeve K RRETH | 8 | 10 | - | 20 | - |
| Koha e vonesës së përhapjes së sinjalit t PASME | 19 | 4,8 | 3,8 | 20 | 20 |
| Konsumi aktual, mA: | |||||
| I 0 Djersë(në U 0 DALJE) | 22 | 36 | 10,2 | 4,4 | 3 |
| I 1 Djersë(në U 1 DALJE) | 8 | 16 | 2,8 | 1,6 | 0,85 |
| 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | |
| Tensioni i furnizimit, V | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Rrymat e daljes, mA: | |||||
| I 0 DALJE | 16 | 20 | 20 | 8 | 4 |
| I 1 DALJE | -0,4 | -1 | -1 | -0,4 | -0,4 |
| Konsumi mesatar i energjisë për element, mW | 10 | 19 | 4 | 2 | 1,2 |
3.3 Logjika e bashkuar me emitter
Baza e logjikës së çiftuar me emetues (ECL) është një ndërprerës i rrymës me shpejtësi të lartë (Figura 14a). Ai përbëhet nga dy tranzistorë, në qarkun kolektor të të cilit përfshihen rezistorët e ngarkesës RK, dhe në qarkun e emetuesit të të dy transistorëve ka një rezistencë të përbashkët Re, në vlerë dukshëm më të madhe se Rk. Sinjali i hyrjes Uin furnizohet në hyrjen e njërit prej transistorëve, dhe tensioni i referencës Uop furnizohet në hyrjen e tjetrit. Qarku është simetrik, prandaj, në gjendjen fillestare (U in = U op) të njëjtat rryma rrjedhin nëpër të dy transistorët. Rryma totale I O rrjedh përmes rezistencës Re.
Figura 14 Logjika e bashkuar me emitter: a) ndërprerës i rrymës;
b) skema e qarkut të thjeshtuar
Kur rritet U brenda Rryma përmes transistorit VT1 rritet, rënia e tensionit në rezistencën R e rritet, transistori VT2 mbyllet dhe rryma përmes tij zvogëlohet. Me një tension të hyrjes të barabartë me regjistrin e nivelit "1" ( Uin =U 1), transistori VT2 mbyllet dhe e gjithë rryma rrjedh përmes tranzitorit VT1. Parametrat e qarkut dhe rryma I 0 zgjidhen në atë mënyrë që transistori VT1, kur është i hapur, të funksionojë në mënyrë lineare në kufirin e rajonit të ngopjes.
Kur zvogëlohet U brenda në nivelin e regjistrit "0" ( U brenda=U 0), përkundrazi, transistori VT1 është i mbyllur, dhe transistori VT2 është në modalitet linear në kufirin me rajonin e ngopjes.
Në qarkun ESL (Figura 14b), një ose më shumë transistorë (në varësi të koeficientit të bashkimit të hyrjes) janë të lidhur paralelisht me transistorin VT1, të cilët përbëjnë një nga krahët e ndërprerësit aktual. Për të rritur kapacitetin e ngarkesës, dy ndjekës emetues VT4 dhe VT5 janë të lidhur me daljet LE.
Kur aplikoni një sinjal në të gjitha hyrjet ose në njërën prej tyre, për shembull, të parën U VX 1 =U 1, hapet transistori VT1 dhe rryma I 0 rrjedh nëpër të, dhe transistori VT3 mbyllet.
U JASHTË 1 = U 1 – U BE.ne = U 0
U JASHTË 2 = U PIT – U BE.us = U 1
Kështu, në lidhje me daljen e parë, ky qark zbaton operacionin logjik OSE-NOT, dhe në lidhje me daljen e dytë, operacionin OR. Është e lehtë të shihet se tensioni i pragut U POR =U OP, skaji logjik Δ U=U 1 -U 0 =U BE.ne dhe imuniteti ndaj zhurmës i qarkut U + POM=U - POM=0,5U BE.ne.
Rrymat hyrëse të elementit, dhe për këtë arsye rrymat e ngarkesës së ESL, janë të vogla: I 0 VX≈0, rrymë I 1 VX e barabartë me rrymën bazë të tranzistorit që vepron në skajin e rajonit të ngopjes, dhe jo në rajonin e ngopjes. Prandaj, kapaciteti i ngarkesës së elementit është i lartë dhe koeficienti i degëzimit arrin 20 ose më shumë.
Meqenëse ndryshimi logjik është i vogël, paqëndrueshmëria e tensionit të furnizimit me energji ndikon ndjeshëm në imunitetin e zhurmës së ESL. Për të rritur imunitetin ndaj zhurmës në qarqet ESL, poli pozitiv i burimit të energjisë nuk është i bazuar, por ai pozitiv. Kjo bëhet në mënyrë që një pjesë e madhe e tensionit të interferencës të bjerë në një rezistencë të lartë R e dhe vetëm një pjesë e vogël e tij të arrijë në hyrjet e qarkut.
Kur përdorni LE ESL dhe TTL së bashku, është e nevojshme të përfshini mikroqarqe speciale midis tyre që koordinojnë nivelet e sinjaleve logjike. Ata quhen konvertuesit e nivelit(PU).
Performanca e lartë e ESL është për shkak të faktorëve kryesorë të mëposhtëm:
1 Transistorët e hapur nuk janë në ngopje, kështu që faza e resorbimit të bartësve të pakicës në baza është e përjashtuar.
2 Transistorët e hyrjes kontrollohen nga pasuesit e emetuesve të elementëve të mëparshëm, të cilët, duke pasur një rezistencë të ulët në dalje, sigurojnë një rrymë të madhe bazë dhe, për rrjedhojë, një kohë të shkurtër hapjeje dhe mbylljeje të transistorëve të hyrjes dhe referencës.
Të gjithë këta faktorë së bashku sigurojnë kohë të shkurtra të ngritjes dhe rënies së tensionit në dalje të elementeve ESL.
Parametrat mesatarë të mëposhtëm janë tipikë për ESL: U gropë=–5V; U 1 =–(0,7–0,9)V; U 0 =–(1,5–2)V; tZ D.av=3–7 ns; P djersitje=10–20 mW.
Seritë K500 dhe K1500 konsiderohen premtuese, me seritë K1500 që janë nënnanosekonda dhe kanë një kohë vonese të përhapjes më pak se 1 ns. (Tabela 8).
Tabela 8 Parametrat e serisë kryesore të LE ESL
| Opsione | Seria | |
|---|---|---|
| K500 | K1500 | |
| Rryma hyrëse I 0 VX, mA | 0,265 | 0,35 |
| Rryma hyrëse I 1 VX, mA | 0,0005 | 0,0005 |
| Tensioni i daljes U 0 DALJE, NË | -1,85…-1,65 | -1,81…-1,62 |
| Tensioni i daljes U 1 DALJE, NË | -0,96…-0,81 | -1,025…-0,88 |
| Tensioni i pragut të daljes, V: | ||
| U 0 PRODHIM | -1,63 | -1,61 |
| U 1 PRODHIM | -0,98 | -1,035 |
| Koha e vonesës së përhapjes, ns | 2,9 | 1,5 |
| Tensioni i lejuar i ndërhyrjes, V | 0,125 | 0,125 |
| Faktori Fanout K TIMES | 15 | - |
| Tensioni i furnizimit, V | -5,2; -2,0 | -4,5; -2,0 |
| Konsumi i energjisë për element, mW | 8…25 | 40 |
3.4 Logjika e transistorit të lidhur drejtpërdrejt (DLC)
Në qarkun e elementit TLNS, rezistenca e ngarkesës përfshihet në qarkun e kolektorëve të lidhur të dy transistorëve (Figura 15,a). Sinjalet hyrëse X1 dhe X2 futen në bazat e këtyre transistorëve. Nëse X1 dhe X2 janë njëkohësisht të barabartë me "log 0", atëherë të dy transistorët janë të mbyllur dhe dalja e qarkut do të ketë një potencial të lartë Y = 1. Nëse një "log 1" me potencial të lartë aplikohet në të paktën një ose të dy hyrjet, atëherë një ose të dy transistorët janë të hapur dhe dalja e qarkut do të ketë një potencial të ulët Y = 0. Kështu, qarku kryen një operacion OSE-JO.
Figura 15 LE NSTL a) dhe karakteristikat hyrëse të tranzistorëve të ngarkesës b).
Siç mund ta shihni, qarku i elementit NSTL është jashtëzakonisht i thjeshtë, por ka një pengesë të konsiderueshme. Kur dalja e elementit vendoset në një potencial log. "1", një potencial konstant aplikohet në bazat e tranzistorëve të ngarkesës, siç tregohet në figurën 15, një vijë me pika U¹. Për shkak të shpërndarjes në parametrat e transistorëve (shih Figurën 15, b), rrymat bazë të transistorëve mund të ndryshojnë ndjeshëm. Si rezultat, njëri prej transistorëve mund të hyjë në ngopje të thellë, ndërsa tjetri mund të jetë në modalitet linear. Në këtë rast, nivelet "log.1" do të ndryshojnë ndjeshëm, gjë që do të çojë pa ndryshim në keqfunksionime në funksionimin e pajisjes në tërësi. Prandaj, qarku LE NSTL përdoret vetëm me transistorë të kontrolluar nga tensioni.
3.5 Logjika e injektimit integral
Elementet e logjikës së integruar të injektimit (I²L) nuk kanë analoge në qark diskrete dhe mund të zbatohen vetëm në një version të integruar (Figura 16, a). Elementi I²L përbëhet nga dy transistorë: një transistor horizontal pnp vepron si një injektor dhe një transistor vertikal npn me shumë koleksionist vepron në modalitetin e inverterit. Rajoni i zakonshëm i tipit n shërben si bazë e tranzitorit pnp, si dhe emetues i transistorit npn dhe është i lidhur me pikën "tokë". Një zonë e përbashkët janë edhe kolektori i tranzitorit pnp dhe baza e tranzitorit npn. Një qark ekuivalent është paraqitur në figurën 16b.
Figura 16 Transistor me fuqi injektimi: a - bllok diagrami, b - qark ekuivalent, c - qark ekuivalent me gjenerator rryme.
Tensioni i furnizimit furnizohet me qarkun e bazës së emetuesit të injektorit U PIT. Tensioni minimal i burimit përcaktohet nga rënia e tensionit në kryqëzimin e emetuesit: U CE.us=0.7 V. Por për të stabilizuar rrymën e emetuesit I 0 rezistenca R lidhet në seri me burimin dhe merret tensioni i burimit të energjisë U PIT=1...1.2 V. Në këtë rast, emetuesi i kryqëzimit p-n-bazë VT1 është i hapur dhe bëhet difuzioni i vrimave në kryqëzimin e kolektorit. Ndërsa lëvizin drejt kolektorit, disa nga vrimat rikombinohen me elektrone, por një pjesë e konsiderueshme e tyre arrin në kryqëzimin e kolektorit dhe, pasi ka kaluar nëpër të, futet në bazën p të inverterit (tranzistori VT2). Ky proces i difuzionit, d.m.th. vrimat injektohen vazhdimisht në bazë, pavarësisht nga ndikimi i hyrjes.
Nëse tensioni në bazën e VT2 U brenda=U 0, që korrespondon me gjendjen e mbyllur të çelësit S, vrimat që hyjnë në bazën p të inverterit rrjedhin lirshëm në polin negativ të burimit të energjisë. Nuk rrjedh rrymë në qarkun kolektor të tranzistorit VT2 dhe kjo është e barabartë me gjendjen e hapur të qarkut kolektor VT2. Kjo gjendje e qarkut të daljes korrespondon me tensionin log. "1".
Në U brenda=U 1 (çelësi S është i hapur) vrima grumbullohen në bazën p të inverterit. Potenciali bazë fillon të rritet dhe, në përputhje me rrethanat, tensionet në tranzicionet VT2 ulen derisa këto tranzicione të hapen. Atëherë një rrymë do të rrjedhë në qarkun e kolektorit të tranzitorit VT2 dhe diferenca potenciale midis emetuesit dhe kolektorit të inverterit (transistori VT2) do të jetë afër zeros, d.m.th. ky tranzistor përfaqëson një seksion të qarkut të shkurtër të qarkut, dhe kjo gjendje do të korrespondojë me nivelin e logit. "0". Kështu, elementi i konsideruar vepron si çelës.
Siç dihet, rryma e kolektorit të një transistori të lidhur me një qark me një bazë të përbashkët nuk varet nga ndryshimet në tensionin në kolektor në një gamë të gjerë. Transistori VT1 përfshihet në qarkun me OB. Nga teoria e funksionimit të një transistori bipolar dihet se karakteristika e tij e daljes, e marrë në një rrymë emetuesi konstant, është pothuajse horizontale, domethënë, rryma e kolektorit nuk varet nga voltazhi në kolektor. Prandaj, mund të zëvendësohet nga një gjenerator ekuivalent i rrymës. Sipas teoremës ekuivalente të gjeneratorit të rrymës, shtimi ose zbritja e tensionit DC nga një burim rrymë nuk ndikon në vlerën aktuale të atij gjeneratori. Në përputhje me këtë, qarku i tranzistorit me fuqi injeksioni duket të jetë një qark ekuivalent më i thjeshtë i paraqitur në Figurën 16c.
Nëse U brenda=U 1 , pastaj rryma I 0 nga gjeneratori aktual derdhet në bazën e VT2, duke e hapur atë. ku U brenda=U 0 . Nëse U brenda=U 0, pastaj aktuale I 0 është shkurtuar në tokë, transistori VT2 është i mbyllur dhe Ju jashtë=U 1 .
Figura 17 Logjika e integruar e injektimit (I²L): qarku i elementit OSE-NOT a) dhe zbatimi i funksionit logjik DHE b).
Përdorimi i një transistori me shumë kolektorë bën të mundur ndarjen e rrymës totale të kolektorit VT2 në disa pjesë identike, të mjaftueshme për të kontrolluar hyrjen e një elementi të ngjashëm. Falë kësaj, bëhet e mundur përdorimi i qarkut më të thjeshtë të një elementi logjik OSE-JO, i paraqitur në Figurën 17, a. Ky qark është i ngjashëm me qarkun e elementit NSTL (shih Figurën 15, a). Ndryshe nga qarku i elementit NOR-NOT NSTL, elementi NOR-NOT AND²L as nuk kërkon një rezistencë në qarkun e kombinuar të kolektorit, pasi qarku i kolektorit merr energji nga gjeneratori aktual i fazës pasuese.
Figura 17b tregon një qark që zbaton funksionin logjik AND Kur një sinjal logjik aplikohet në të dy hyrjet (X1 dhe X2). "0" në kolektorët e kombinuar të inverterëve (VT3 dhe VT4) do të jetë një nivel log. "1". Kur një sinjal log aplikohet në njërën nga hyrjet, ose në të dy hyrjet njëkohësisht. "1", në daljen e qarkut kemi një sinjal log. “0”, që korrespondon me ekzekutimin e një operacioni logjik DHE.
Elementet I²L zënë një sipërfaqe të vogël në nënshtresë dhe kanë konsum të ulët të energjisë dhe energji të kalimit. Ato karakterizohen nga parametrat e mëposhtëm: U PIT=1 V; t vendosur.=10...100 ns; K herë=3,5; K rev=1.
3.6 Elementet logjike të bazuara në transistorë MOS
Elementet logjike të tranzitorit MOS përdorin dy lloje transistorësh: kontrollin dhe ngarkesën. Kontrollorët kanë një kanal të shkurtër, por mjaft të gjerë dhe për këtë arsye kanë një vlerë të lartë transpërçueshmërie dhe kontrollohen nga tensioni i ulët. Ngarkesat, përkundrazi, kanë një kanal më të gjatë, por të ngushtë, prandaj kanë një rezistencë më të lartë në dalje dhe veprojnë si një rezistencë e madhe aktive.
3.6.1 Elementet logjike në çelësat me ngarkesë dinamike
Elementet logjike në çelsat me ngarkesa dinamike përbëhen nga një ngarkesë dhe disa transistorë kontrolli. Nëse transistorët e kontrollit janë të lidhur paralelisht, atëherë, si në NSTL (shih Figurën 15, a), elementi kryen një operacion logjik OSE-NOT, dhe kur lidhet në seri, ai kryen një operacion AND-NOT (Figura 18, a , b).
Figura 18 Diagramet e elementeve MOS TL: a) – OSE-JO, b) – DHE-JO.
Nëse ka tension në hyrjet X1 dhe X2 U ВХ =U 0 <U ZI.por transistorët e kontrollit VT1 dhe VT2 janë të mbyllur. Në këtë rast, voltazhi i daljes korrespondon me nivelin e regjistrit. "1". Kur voltazhi aplikohet në një ose të dy hyrjet e një elementi U ВХ =U 1 >U ZI.por, atëherë në dalje kemi një regjistër. "0", që korrespondon me ekzekutimin e një operacioni logjik OSE-JO.
Në qarkun e elementit AND-NOT, transistorët e kontrollit janë të lidhur në seri, kështu që niveli është log. "0" në daljen e qarkut ndodh vetëm kur ka sinjale të vetme në të dy hyrjet.
Elementet MOS TL kanë imunitet të lartë ndaj zhurmës, një ndryshim të madh logjik, konsum të ulët të energjisë dhe performancë relativisht të ulët. Për elementët e bazuar në transistorë MOS me prag të ulët, zakonisht është U PIT=5...9 V, dhe në prag të lartë U PIT=12.6…27 V. Parametrat kryesorë të MOS TL: P djersitje=0.4...5 mW, t ZD.av=20...200 ns; U 0 ≤1 V; U 1 ≈7 V.
3.6.2 Elementet logjike në çelësat plotësues
Ndërprerësi plotësues përbëhet nga dy transistorë MOS me kanale të llojeve të ndryshme të përcjellshmërisë, hyrjet e të cilave janë të lidhura paralelisht dhe daljet në seri (Figura 19a). Kur voltazhi i portës është më i madh se pragu, për një transistor me një kanal të një lloji të caktuar, transistori përkatës është i hapur dhe tjetri është i mbyllur. Kur voltazhi është me polaritet të kundërt, transistorët e hapur dhe të mbyllur ndryshojnë vendet.
LE në ndërprerësit plotësues (CMOS) kanë një sërë avantazhesh të pamohueshme.
Ato funksionojnë me sukses kur voltazhi i burimit të energjisë ndryshon në një gamë të gjerë (nga 3 në 15 V), gjë që është e paarritshme për LE që përfshijnë rezistorë.
Në modalitetin statik me rezistencë të lartë të ngarkesës, CMOS LE praktikisht nuk konsumojnë energji.
Ato karakterizohen gjithashtu nga: qëndrueshmëria e niveleve të sinjalit në dalje dhe ndryshimi i vogël i tij nga tensioni i burimit të energjisë; rezistencë e lartë në hyrje dhe dalje të ulët; lehtësia e koordinimit me mikroqarqet e teknologjive të tjera.
Figura 19 Qarqet e elementeve logjike CMOS TL: a) inverter, b) NOR, c) NAND.
Qarku i një CMOS LE që kryen funksionin 2OR-NOT është paraqitur në Figurën 19b. Transistorët VT1 dhe VT3 kanë një kanal të tipit p dhe janë të hapur në tensionet e portës afër zeros. Transistorët VT2 dhe VT4 kanë një kanal të tipit n dhe janë të hapur në tensione të portës më të mëdha se vlera e pragut. Nëse të dyja ose njëri prej hyrjeve ka një nivel log. "1", atëherë dalja e qarkut do të jetë një sinjal log. "0", që korrespondon me ekzekutimin e një operacioni logjik OSE-JO.
Nëse grupet e transistorëve me nivele dhe të lidhura paralele ndërrohen, atëherë do të zbatohet një element që kryen funksionin DHE-NOT (Figura 19c). Punon ngjashëm me atë të mëparshëm. Transistorët VT1 dhe VT3 kanë një kanal të tipit p dhe janë të hapur kur voltazhi i portës është afër zeros. Transistorët VT2 dhe VT4 kanë një kanal të tipit n dhe janë të hapur në tensione të portës më të mëdha se vlera e pragut. Nëse të dy këta transistorë janë të hapur, atëherë sinjali "log" do të vendoset në dalje. 0".
Kështu, kombinimi i lidhjes paralele të transistorëve me kanale të përçueshmërisë elektrike të tipit p, dhe lidhjes me nivele të transistorëve me kanale të tipit n, bëri të mundur zbatimin e funksionit AND-NOT.
Në LE CMOS, elementët me tre gjendje të qëndrueshme zbatohen shumë thjesht. Për ta bërë këtë, dy transistorë plotësues VT1, VT4 (Figura 20a), të kontrolluar nga sinjale të kundërta, janë të lidhur në seri me transistorët e inverterit.
Figura 20 Inverter me tre gjendje daljeje a); koordinimi i TTL LE me CMOS LE b).
Përputhja e TTL LE me CMOS LE mund të bëhet në disa mënyra:
1) Fuqia CMOS LE me tension të ulët (+5 V), në të cilin sinjalet TTL LE ndërrojnë transistorët CMOS LE;
2) Përdorni LE TTL me një kolektor të hapur, qarku i daljes së të cilit përfshin një rezistencë të lidhur me një burim tensioni shtesë (Figura 20b).
Gjatë ruajtjes dhe instalimit, kini kujdes nga elektriciteti statik. Prandaj, gjatë ruajtjes, terminalet e mikroqarqeve janë të lidhura elektrike me njëri-tjetrin. Ato vendosen me furnizim të fikur dhe është i detyrueshëm përdorimi i byzylykëve, me ndihmën e të cilave trupi i elektricistëve lidhet me tokën.
LE-të e serisë CMOS përdoren gjerësisht në ndërtimin e pajisjeve dixhitale me shpejtësi të ulët dhe të mesme me kosto të ulët. Parametrat e disa serive LE të tipit CMOS janë dhënë në tabelën 8.
Tabela 8 Parametrat e disa serive CMOS të tipit LE
| Opsione | seri | |
|---|---|---|
| 176, 561, 564 | 1554 | |
| Tensioni i furnizimit U PIT, NË | 3…15 | 2…6 |
| Tensionet e daljes, V: | ||
| nivel i ulët U 0 DALJE | <0,05 | <0,1 |
| nivel të lartë U 1 DALJE | U PIT–0,05 | U PIT–0,01 |
| Koha mesatare e vonesës së sinjalit, ns: | ||
| Për U PIT= 5 V | 60 | 3,5 |
| Për U PIT= 10 V | 20 | - |
| Tensioni i lejuar i ndërhyrjes, V | 0,3 U PIT | - |
| Konsumi i energjisë në modalitetin statik, mW/kasë | 0,1 | 0,1…0,5 |
| Tensioni i hyrjes, V | 0,5…(U PIT+0,5 V) | 0,5…(U PIT+0,5 V) |
| Rrymat e daljes, mA | 1…2,6 | >2,4 |
| Konsumi i energjisë në frekuencën e ndërrimit f= 1 MHz, U PIT= 10 V, C n=50 pf, mW/rast | 20 | - |
| Frekuenca e orës, MHz | - | 150 |