Poarta AND (poarta logica) - este un circuit electronic care efectuează o operație logică simplă. Fig. 10.8 prezintă exemple de simboluri grafice unor elemente logice convenționale.
Fig. 15.8. elemente logice
Poarta AND poate fi implementată ca un circuit integrat separat. Frecvent circuitul integrat cuprinde o multitudine de elemente logice.
elemente logice utilizate în dispozitive electronice digitale (dispozitive logice) pentru a efectua un simplu semnale logice de transformare.
Elemente logice de clasificare. Există următoarele clase de elemente logice (așa-numitele logice):
· Logica Rezistor-tranzistor (TRL);
· Logica Diode-tranzistor (DTL);
· Tranzistor-Tranzistor Logic (TTL);
· Logica Emițător-tranzistor (ECL);
· Tranzistor-Tranzistor Logic cu diode Schottky (STTL);
· Logic bazate pe tranzistori MOS cu canale de tip p (p-MDP);
· Logic bazate pe tranzistori MOS cu canale de tip n (n-MDP);
· Logic chei complementare bazate pe MIS tranzistor (CVR, CMOS);
· Logica injecție integrată și 2 A;
· Logic semiconductoare bazate pe GaAs arseniură de galiu.
În prezent, cele mai utilizate pe scară largă următoarea logică: TTL, STTL, CMOS, ECL. porți logice și alte dispozitive electronice digitale sunt fabricate ca parte dintr-o serie de chips-uri: TTL - K155, KM155, K133, KM133; STTL - 530, KR531, KM531, KR1531, 533, K555, Km555, 1533 KR1533; ECL - 100, K500, K1500; CMOS - 564, K561, 1564 KR1554; GaAs - K6500.
Cei mai importanți parametri de elemente logice:
· Viteza este caracterizată prin semnalul de timp TZR întârziere de propagare și frecvența de funcționare maximă Fmax. Timpul de întârziere este de obicei determinată de diferențele de niveluri 0,5Uvh și 0,5 # 916; Vout. Frecvența maximă de operare Fmax - este frecvența la care diagrama de performanță stocate.
· Capacitatea de încărcare caracterizată prin combinarea de intrare coeficientul Cob (utilizează uneori termenul „raportul de ieșire combinare“). dimensiunea Cob - numărul de intrări logice, valoarea Kraz - numărul maxim de elemente logice similare care pot fi conectate la ieșirea elementului logic. Valorile tipice sunt după cum le urmează: Cob = 2 ... 8, Kraz = 4 ... 10. Pentru elemente cu o capacitate mare de încărcare Kraz = 20 ... 30.
· Imunitate la modul static caracterizat prin tensiunea Upst. care se numește statică imunitatea la zgomot. Aceasta este valoarea maximă a tensiunii de la intrarea de interferență statice, în care nici o schimbare se produce chiar nivele de ieșire ale elementului logic.
· Puterea consumată de la sursa de alimentare IC. În cazul în care această putere este diferită pentru cele două stări logice, acestea indică adesea consumul mediu de energie pentru aceste state.
· Tensiunile de prag de intrare a nivelurilor înalte și joase și Uvh.1porog Uvh.0porog. schimbare în starea elementului logic corespunzător.
· Tensiunea de ieșire de nivel înalt și scăzut și Uvyh1 Uvyh0.
Folosit și alți parametri.
Caracteristici ale diferitelor elemente logice logicile. Pentru o anumită serie de cipuri se caracterizează prin folosirea unui ansamblu electronic standard - un element logic de bază. Acest element este baza pentru construirea unei game largi de produse electronice digitale.
· Elementul de bază cuprinde un tranzistor mnogoemitterny TTL care efectuează un invertor operație logică AND și complexă (Fig. 15.9).
Fig. 15.9. TTL membru de bază
Dacă una sau ambele intrări simultan alimentat la un nivel de joasă tensiune, tranzistorul mnogoemittterny este în starea de saturație, iar tranzistorul T2 este închis și, prin urmare, închis și T4 tranzistor. t. e. ieșire este un nivel ridicat de tensiune. Dacă ambele intrări care acționează simultan la nivel de înaltă tensiune, tranzistorul T2 se deschide și intră în regimul de saturație, ceea ce duce la deschiderea și se saturează T4 tranzistor și tranzistorul T3 este blocat. și anume implementat caracteristica NAND. Pentru a spori performanța elementelor utilizate tranzistori TTL cu diode Schottky sau tranzistori.
· Poarta de bază STTL (de exemplu, pe seria K555). Ca element de chips-uri de bază seria K555 utilizate element de
AND-NOT (Fig. 15.10, a) și Fig. 15.10, b prezintă o reprezentare grafică a unui tranzistor Schottky.
Fig. 15.10. Logic element de STTL
Tranzistorul VT4 - tranzistor bipolar convențional. Dacă ambele tensiuni de intrare uvh1 uvh2 și au un nivel ridicat, VD3 diode și VD4 sunt închise, tranzistori VT1, VT5 deschis și ieșirea este tensiune de nivel scăzut. Dacă cel puțin o intrare are o tensiune de nivel scăzut, tranzistori VT1 și VT5 sunt închise și tranzistori VT3 și VT4 sunt deschise, iar orificiul de intrare au tensiune de nivel scăzut. cipuri STTL seria K555 se caracterizează prin următorii parametri:
· Tensiunea de alimentare de +5 V;
· Un nivel scăzut de tensiune de ieșire cu cel mult 0,4 V;
· Nivel înalt de tensiune de ieșire nu este mai mică de 2,5 V;
· Imunitate - nu mai puțin de 0,3 V;
· Un timp mediu de propagare întârziere de 20 ns semnalului;
· Frecvența maximă de funcționare de 25 MHz.
Caracteristici ale altor logicile. Baza care stă la baza elementului logic este un comutator de curent ECL, a cărui schemă de circuit este similar cu amplificator diferențial. Chip-ul este alimentat de tensiune negativă ECL (-4 V pentru seria K1500). Tranzistorii din acest cip nu sunt în modul de saturație, care este unul dintre motivele pentru celulele ECL de mare viteză.
Tastele chips-uri n și p ștergerea o cârpă sunt utilizate, respectiv ștergerea o cârpă pentru tranzistoarele MOS cu canal n și încărcare dinamică și tranzistori MOS cu canal p. Pentru a elimina consumul de energie al unui element logic utilizat într-o stare statică complementare elemente MOS-logice (CVR sau logice CMOS).
Logic semiconductor pe bază de GaAs arseniură de galiu are cea mai mare viteză, care este o consecință a mobilității ridicate de electroni (3 ... 6 ori mai mare comparativ cu siliciu). Chips bazate pe GaAs pot fi operate la frecvențe de ordinul a 10 GHz.