prize de putere. ieșirea comună (masă) și ieșirea tensiunii de alimentare (aceste concluzii nu sunt, de obicei, indicate în diagrame);
ieșirile semnalelor de intrare. ("Intrări") semnalele digitale sunt introduse la acești ace;
ieșirile semnalelor de ieșire. ("Ieșiri"), semnalele digitale ale cipului în sine ajung la aceste ieșiri.
Fiecare cip convertește semnalele de intrare într-o secvență de semnale de ieșire într-un anumit fel, care este descris ca un tabel de adevăr sau ca o formă de undă (adică graficele nivelurilor de stres în timp).
Circuitele digitale funcționează în principal cu două niveluri de tensiune. Unul dintre aceste niveluri se numește nivelul unității logice (scris "1"), iar cel de-al doilea nivel se numește nivelul zero al logicului ("0" este scris). Aproape întotdeauna nivelul zero corespunde unei tensiuni scăzute, iar cel logic corespunde unei tensiuni înalte, astfel încât nivelurile de tensiune corespund "logicii pozitive". Dar există și o logică negativă. care este utilizat destul de rar (în cazul transmisiei semnalului pe distanțe lungi și în unele sisteme de microprocesoare).
Parametrii microcircuitelor digitale
Înainte de a vorbi despre parametrii cipurilor logice digitale, trebuie spus că nu toate sunt luate în considerare și nu întotdeauna. Cum poți pune o întrebare. Dar aici este foarte simplu, atunci când dezvoltați și modelați dispozitivele digitale, acestea provin din diferite modele de chips-uri logice. Există trei astfel de modele:
1. Modelul logic.
2. Model cu întârzieri în timp.
3. Modelul electric.
Pentru un model logic, totul este foarte simplu, aici parametrul principal este tabelul de adevăr sau o descriere a algoritmului pentru funcționarea elementului logic. Aproximativ 20% din toate schemele sunt construite pe baza unui model logic. În acest model, puteți presupune că elementul logic este declanșat instantaneu.
Pentru un model cu întârzieri în timp, este necesar să se ia în considerare faptul că semnalul de ieșire se modifică cu o anumită întârziere față de semnalul de intrare. Acest model vă permite să dezvoltați aproximativ 80% din toate dispozitivele. Acest model ia în considerare parametrii de întârziere când semnalul trece de la un la zero (tPHL) și semnalul trece de la zero la unul (tPLH).
Pentru modelul electric al unui cip logic, sunt deja luate în considerare curenții de intrare și ieșire, precum și tensiunile de intrare și ieșire. Acest model indică faptul că nivelurile tensiunilor și curenților nu sunt setate instantaneu, ci cu procesele tranzitorii din interiorul microcircuitelor. Având în vedere acest model, toate celelalte dispozitive digitale sunt în curs de dezvoltare. Iată câteva dintre ele:
Curent de intrare zero (IIL) și curent de intrare a unității (IIH);
Tensiunea de intrare zero (UIL) și unitatea de tensiune de intrare (UIH);
Curentul de ieșire de zero (IOL) și curentul de ieșire al unei unități (IOH);
Tensiunea de ieșire este zero (UOL) iar tensiunea de ieșire este unitatea (UOH).
De asemenea, pentru cipurile logice digitale există parametri electrici obișnuiți: tensiunea de alimentare admisă (UCC) și curentul maxim al cipului consumat (ICC).
Pinuri de microcircuite
După cum sa afirmat mai devreme, toate concluziile sunt împărțite în trei grupe. Terminalele de alimentare pot fi conectate direct la conductorii corespunzători: firul comun și magistrala de alimentare, deoarece modul de funcționare al circuitului de curent și tensiune este asigurat de circuitele sale interne. În caz contrar, situația se face cu intrările și ieșirile microcircuitelor.
Să începem cu intrările de chips-uri logice. În cel mai simplu caz, intrările cip pot fi considerate ca fiind o rezistență foarte mare, care nu afectează ieșirile cip, dar există situații în care una sau mai multe intrări ale circuitului logic nu este conectat la oricare dintre ieșirile la orice circuite de putere, sau GND. În acest caz, se formează o așa-numită intrare suspendată, iar cipul poate fi instabil, deoarece funcționarea normală implică prezența nivelelor logice. Și pe intrările necombinate ale microcircuitelor (în special seria TTL) se formează o anumită tensiune ("potențial de agățare"), care este percepută ca un semnal al unei unități logice. Prin urmare, terminalele neutilizate trebuie să fie conectate la un fir comun, iar în cazul cipurilor TTL la magistrala de alimentare printr-o rezistență de 1 kΩ (este suficient un rezistor la 20 de intrări).
Ieșirile microcircuitelor digitale sunt radical diferite de intrările lor. Există trei etape fundamentale diferite de ieșire ale microcircuitelor logice:
ieșire standard sau ieșire cu două stări (are denumirea 2C, 2S sau pur și simplu TTL, TTL);
ieșire cu colector deschis (are denumirea OK, OC);
ieșire cu trei stări sau o ieșire deconectată (desemnate 3C, 3S).
Tipuri de ieșiri ale microcircuitelor digitale
Luați în considerare ieșirea standard 2C. Are doar două stări: o unitate logică și un zero logic. Această ieșire poate fi reprezentată sub forma a două contacte, care sunt închise la rândul lor.
Ieșirea colectorului deschis are de asemenea două stări, numai starea zero a logicului este activă, este furnizată de contact, iar starea unității logice este asigurată de rezistența de tracțiune R (așa-numita "pull-up").
Ieșirea cu trei stări a lui 3C este similară celei de ieșire standard, dar o stare a treia, așa-numita stare pasivă, se adaugă celor două stări standard. Într-o versiune schematică cu contacte, în cazul unei iesiri standard, trebuie să fie inclusă o logică zero sau una, iar în cazul a trei stări, ambele contacte pot fi deschise simultan. O astfel de a treia stare este numită o impedanță înaltă sau o stare Z. Pentru a transfera ieșirile în starea Z, este utilizată o intrare specială, care are denumirea OE (Rezoluția Enable-Output) sau EZ (Enable Z-state - rezoluția de stare Z).
Familia de microcircuite digitale
Microcircuitele digitale moderne sunt foarte diverse în ceea ce privește scopul lor funcțional și parametrii electrici, dar printre această diversitate există două familii fundamentale diferite de microcircuite digitale: familia TTL și familia CMOS. Hai să aflăm diferențele lor fundamentale.
Familia TTL
Chipsurile digitale ale familiei TTL se bazează pe tranzistoare bipolare pe logica tranzistor-tranzistor. Microcircuitele familiei TTL din cauza utilizării tranzistorilor bipolare au o viteză mare, dar în același timp, pentru a asigura o performanță ridicată necesită o putere considerabilă, adică un curent relativ mare.
Pentru toate chips-uri TTL putere sursa de tensiune de +5 volți este comun pentru funcționarea corectă a circuitului, această cantitate ar trebui să rămână în interiorul 4,75 ... 5,25 V, și în nici un caz nu trebuie să depășească tensiunea de aproximativ 7 V. Fiecare intrare „standard“ TTL cip consumă un curent de 40 mA cand intrarea sa este logic 1 este susținută, și trimite un curent de 1,6 mA atunci când valoarea de intrare este egală cu logică 0. Fiecare element de ieșire logica capabilă să dea un curent de 400 mA și nu acceptă valoarea curentă mai mică de 16 mA . Prin urmare, până la 10 elemente logice TTL pot fi conectate la intrări și ieșiri (de exemplu, "elementul logic are o capacitate de ieșire egală cu 10").
În prezent, chips-urile "standard" TTL sunt învechite, au fost înlocuite cu microcircuite TTL de mică putere cu diode Schottky (TTLSH). care consumă de 4 ori mai puțină putere cu aceeași viteză și, în unele cazuri, crește performanța.
Astăzi, în majoritatea aplicațiilor industriale, cipurile TTL și TTLS sunt înlocuite cu cipuri CMOS. Cu toate acestea, cipurile TTL rămân cele mai convenabile pentru experimente. Curentul de ieșire al cipurilor TTL este suficient pentru funcționarea LED-urilor și, în unele cazuri, pentru conectarea directă a releului.
Mai jos sunt valori tipice ale parametrilor diferitelor serii de microcircuite TTL și TTL.