2014-02-24
525
ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Электронные схемы, построенные только на логике, называют комбинационными. Выход или выходы зависят только от комбинации переменных на входах.
В отличие от них схемы, содержащие элементы памяти (например, триггеры), называют последовательностными. Последовательностные, так как выход (выходы) зависят не только от комбинации переменных, но и от состояния элементов памяти (последовательности записи в них).
Выделяют три основных вида логических элементов:
1 Выполняют операцию сложения (сумматор). Дизъюнкция.
2 Выполняют операцию умножения. Конъюнкция.
3 Выполняют отрицание.
Логические элементы, реализующие эти операции, называют простейшими, а те, которые содержат несколько простейших, называют комбинированными.
Большая часть логических элементов сложения, умножения выполняется с отрицанием. Их типовая характеристика в статическом режиме имеет вид, изображенный на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Статическая характеристика логических элементов с отрицанием
|
|
|
– помеха, которая выводит логический элемент из устойчивого состояния М на начало активной области в точку А (см. рисунок 2.1).
– помеха, выводящая из устойчивого состояния N в подножье активной области точки Б.
– активная область, рабочая точка в этой области перемещается скачком, и большинство логических элементов имеет ограничение по времени нахождения рабочей точки в этой области. Внутри между точками А и Б можно устанавливать рабочую точку только радиолюбителям.
В зависимости от цифровых величин, выделяют три вида логических схем:
– низкая помехоустойчивость (0,3÷0,4 долей вольта);
– средняя помехоустойчивость (0,4÷1 В);
– высокая помехоустойчивость (выше 1 В).
К схемам с высокой помехоустойчивостью относятся диодные логические схемы (до нескольких кВ); станковая логика (10÷15 В); комплементарная логика КМОП (6÷8 В).
По быстродействию выделяют четыре типа:
– время задержки менее 5 нс – сверхбыстродействие;
– 5÷10 нс – быстродействующая логика;
– 10÷50 нс – малое быстродействие;
– более 50 нс – медленнодействующие логические схемы.
Важным параметром является потребление мощности.
1 Выделяют микромощные логические схемы от одного до десятков мкВт на корпус. Обычно это КМОП–логика (см. КМОП–ключи) или логика с инжекционным питанием.
2 Логика со средним потреблением мощности от одного до десятков мВт на корпус. Обычно это ТТЛ–логика.
3 Логика с высоким потреблением мощности (сотни мВт на корпус).
Ранее была тенденция: чем больше потребление, тем выше быстодействие, потому что элементы транзисторов различных типов переключаются наиболее быстро в активной области (в этой области наибольшее потребление).
|
|
|
Выделяют
– диодные логические схемы (наиболее простые);
– транзисторно–транзисторные (ТТЛ–логика);
– эмиттерно–связная логика (ЭСЛ) – разновидность ТТЛ, отличие в эмиттерных связях, режиме и отрицательном питании, поэтому логику еще называют отрицательной в отличие от положительной логики ТТЛ (+2...5В) Для соединения, согласования их друг с другом, применяют схемы согласования ПУ (преобразователи уровня К500, ПУ124, ПУ125, К176 ПУ1, ПУ10).
– логика с инжекционным питанием И2Л – разновидность ТТЛ–логики (И2 – интегральная с инжекционным питанием).
– КМОП–логика – разновидность ТТЛ, но на УТ разного типа проводимости.
– ОПТЛ – (оптронные связи, транзисторная логика) дает гальваническую развязку.
– логика ПТШ, использующая полевые транзисторы Шоттки.
– логические матрицы.
По температурному запасу выделяют
– микросхемы широкого применения с температурным диапазоном –10°С…+70°С
– микросхемы специального применения –60°С… +125°С
Выделяют также по числу входов и по нагрузочной способности
– с малым числом входов m до десяти
– с большим числом входов – свыше десяти
– с малой нагрузочной способностью n, равной единице.
Под нагрузочной способностью подразумевают количество однотипных логических схем, которые можно подключить к выходу точно такой же логической схемы. Малую нагрузочную способность имеют пассивные логические схемы.
– со средней нагрузочной способностью n до десяти
– с высокой нагрузочной способностью n>10
