Artikel ini akan membahas logika TTL, yang masih digunakan di beberapa cabang teknologi. Secara total ada beberapa jenis logika: transistor-transistor (TTL), dioda-transistor (DTL), berdasarkan transistor MOS (CMOS), serta berdasarkan transistor bipolar dan CMOS. Sirkuit mikro pertama yang banyak digunakan adalah yang dibangun menggunakan teknologi TTL. Tetapi jenis logika lain yang masih digunakan dalam teknologi tidak dapat diabaikan.
Logika transistor-dioda
Menggunakan dioda semikonduktor biasa, Anda bisa mendapatkan elemen logika paling sederhana (diagram ditunjukkan di bawah). Elemen ini dalam logika disebut "2I". Ketika potensial nol diterapkan pada input apa pun (atau keduanya sekaligus), maka arus listrik akan mulai mengalir melalui resistor. Dalam hal ini, terjadi penurunan tegangan yang signifikan. Dapat disimpulkan bahwa pada keluaran elemen potensial akan sama denganunit, jika ini diterapkan pada kedua input pada saat yang sama. Dengan kata lain, dengan bantuan skema seperti itu, operasi logis "2AND" diimplementasikan.
Jumlah dioda semikonduktor menentukan berapa banyak input yang akan dimiliki elemen tersebut. Saat menggunakan dua semikonduktor, sirkuit "2I" diimplementasikan, tiga - "3I", dll. Dalam sirkuit mikro modern, elemen dengan delapan dioda ("8I") diproduksi. kelemahan besar logika DTL adalah tingkat kapasitas beban yang sangat kecil. Untuk alasan ini, penguat transistor bipolar harus terhubung ke elemen logika.
Tetapi jauh lebih mudah untuk menerapkan logika pada transistor dengan beberapa emitor tambahan. Dalam rangkaian logika TTL seperti itu, transistor multi-emitor digunakan, daripada dioda semikonduktor yang terhubung secara paralel. Elemen ini pada prinsipnya mirip dengan "2I". tetapi pada output potensi tingkat tinggi hanya dapat diperoleh jika kedua input memiliki nilai yang sama pada waktu yang sama. Dalam hal ini, tidak ada arus emitor, dan transisi diblokir. Gambar menunjukkan rangkaian logika tipikal menggunakan transistor.
Rangkaian inverter pada elemen logika
Dengan bantuan amplifier, ternyata membalikkan sinyal pada output komponen. Elemen tipe "DAN-NOT" ditunjukkan dalam sirkuit mikro serial pesawat. Misalnya, sirkuit mikro seri K155LA3 memiliki elemen desain tipe "2I-NOT" dalam jumlah empat bagian. Berdasarkan elemen ini, perangkat inverter dibuat. Ini menggunakan satu dioda semikonduktor.
Jika Anda perlu menggabungkanbeberapa elemen logika tipe "DAN" sesuai dengan sirkuit "ATAU" (atau jika perlu untuk menerapkan elemen logika "ATAU"), maka transistor harus dihubungkan secara paralel pada titik-titik yang ditunjukkan pada diagram. Dalam hal ini, hanya satu kaskade yang diperoleh pada output. Elemen logis dari tipe "2OR-NOT" ditampilkan di foto ini:
Elemen-elemen ini tersedia dalam sirkuit mikro, yang dilambangkan dengan huruf LR. Tetapi logika TTL dari tipe "ATAU-TIDAK" dilambangkan dengan singkatan LE, misalnya, K153LE5. Ini memiliki empat elemen logis “2OR-NOT” yang dibangun sekaligus.
level logika IC
Dalam teknologi modern, sirkuit mikro dengan logika TTL digunakan, yang ditenagai oleh 3 dan 5 V. Tetapi hanya level logis satu dan nol yang tidak bergantung pada tegangan. Karena alasan inilah tidak perlu pencocokan tambahan sirkuit mikro. Grafik di bawah ini menunjukkan level tegangan yang diizinkan pada keluaran elemen.
Tegangan dalam keadaan tidak pasti pada input sirkuit mikro, dibandingkan dengan output, diizinkan dalam batas yang lebih kecil. Dan grafik ini menunjukkan batas-batas level unit logis dan nol untuk sirkuit mikro tipe TTL.
Menghidupkan dioda Schottky
Tetapi sakelar transistor sederhana memiliki satu kelemahan besar - sakelar ini memiliki mode saturasi saat beroperasi dalam keadaan terbuka. Agar pembawa berlebih larut dan semikonduktor tidak jenuh, dioda semikonduktor dinyalakan antara basis dan kolektor. Angka tersebut menunjukkancara menghubungkan dioda Schottky dan transistor.
A dioda Schottky memiliki ambang tegangan sekitar 0,2-0,4 V, sedangkan sambungan p-n silikon memiliki ambang tegangan setidaknya 0,7 V. Dan ini jauh lebih sedikit daripada masa pakai pembawa jenis minoritas dalam kristal semikonduktor. Dioda Schottky memungkinkan Anda untuk menyimpan transistor karena ambang rendah untuk membuka persimpangan. Karena alasan inilah triode dicegah masuk ke mode.
Apa keluarga sirkuit mikro TTL
Biasanya, sirkuit mikro jenis ini ditenagai oleh sumber 5 V. Ada analog asing dari elemen domestik - seri SN74. Tetapi setelah seri muncul nomor digital, yang menunjukkan jumlah dan jenis komponen logis. Sirkuit mikro SN74S00 berisi elemen logika 2I-NOT. Ada sirkuit mikro yang rentang suhunya lebih panjang - K133 domestik dan SN54 asing.
Sirkuit mikro Rusia, yang komposisinya mirip dengan SN74, diproduksi di bawah penunjukan K134. Sirkuit mikro asing, yang konsumsi daya dan kecepatannya rendah, memiliki huruf L di ujungnya. Sirkuit mikro asing dengan huruf S di ujungnya memiliki rekan domestik di mana angka 1 telah diganti dengan 5. Misalnya, K555 yang terkenal atau K531. Saat ini, beberapa jenis sirkuit mikro seri K1533 diproduksi, di mana kecepatan dan konsumsi daya sangat rendah.
gerbang logika CMOS
Microcircuits yang memiliki transistor komplementer didasarkan pada elemen MOS dengan saluran p dan n. Dengan bantuan salah satupotensial, transistor saluran-p terbuka. Ketika logika "1" terbentuk, transistor atas terbuka dan transistor bawah menutup. Dalam hal ini, tidak ada arus yang mengalir melalui sirkuit mikro. Ketika "0" terbentuk, transistor bawah terbuka dan transistor atas menutup. Dalam hal ini, arus mengalir melalui sirkuit mikro. Contoh elemen logika yang paling sederhana adalah inverter.
Harap diperhatikan bahwa IC CMOS tidak menarik arus dalam mode statis. Konsumsi saat ini dimulai hanya ketika beralih dari satu keadaan ke elemen logika lainnya. Logika TTL pada elemen tersebut ditandai dengan konsumsi daya yang rendah. Gambar menunjukkan diagram elemen tipe "NAND", yang dikompilasi pada transistor CMOS.
Sebuah rangkaian beban aktif dibangun di atas dua transistor. Jika perlu untuk membentuk potensial tinggi, semikonduktor ini terbuka, dan yang rendah menutup. Harap dicatat bahwa logika transistor-transistor (TTL) didasarkan pada pengoperasian tombol. Semikonduktor di lengan atas terbuka, dan di lengan bawah mereka menutup. Dalam hal ini, dalam mode statis, sirkuit mikro tidak akan mengkonsumsi arus dari sumber listrik.
