ستأخذ المقالة في الاعتبار منطق TTL ، والذي لا يزال مستخدمًا في بعض فروع التكنولوجيا. في المجموع ، هناك عدة أنواع من المنطق: الترانزستور الترانزستور (TTL) ، الترانزستور الثنائي (DTL) ، بناءً على الترانزستورات MOS (CMOS) ، وكذلك يعتمد على الترانزستورات ثنائية القطب و CMOS. كانت الدوائر الدقيقة الأولى التي تم استخدامها على نطاق واسع هي تلك التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات TTL. لكن الأنواع الأخرى من المنطق التي لا تزال مستخدمة في التكنولوجيا لا يمكن تجاهلها.
منطق الترانزستور الثنائي
باستخدام ثنائيات أشباه الموصلات العادية ، يمكنك الحصول على أبسط عنصر منطقي (الرسم البياني موضح أدناه). هذا العنصر في المنطق يسمى "2I". عندما يتم تطبيق صفر جهد على أي مدخل (أو كليهما في وقت واحد) ، سيبدأ تيار كهربائي في التدفق عبر المقاوم. في هذه الحالة ، يحدث انخفاض كبير في الجهد. يمكن استنتاج أنه عند إخراج العنصر ، ستكون الإمكانات مساويةالوحدة ، إذا تم تطبيق ذلك تمامًا على كلا المدخلين في نفس الوقت. بمعنى آخر ، بمساعدة مثل هذا المخطط ، يتم تنفيذ العملية المنطقية "2AND".
يحدد عدد الثنائيات شبه الموصلة عدد المدخلات التي سيحتويها العنصر. عند استخدام اثنين من أشباه الموصلات ، يتم تنفيذ الدائرة "2I" ، ثلاثة - "3I" ، إلخ. في الدوائر الدقيقة الحديثة ، يتم إنتاج عنصر بثمانية صمامات ثنائية ("8I"). عيب كبير في منطق DTL هو مستوى صغير جدًا من سعة التحميل. لهذا السبب ، يجب توصيل مكبر ترانزستور ثنائي القطب بالعنصر المنطقي.
لكن من الأنسب بكثير تطبيق المنطق على الترانزستورات مع عدة بواعث إضافية. في مثل هذه الدوائر المنطقية TTL ، يتم استخدام ترانزستور متعدد الباعث ، بدلاً من الثنائيات شبه الموصلة المتصلة بالتوازي. هذا العنصر مشابه من حيث المبدأ لـ "2I". ولكن عند المخرجات ، لا يمكن الحصول على مستوى عالٍ من الإمكانات إلا إذا كان للمدخلين نفس القيمة في نفس الوقت. في هذه الحالة ، لا يوجد تيار باعث ، ويتم حظر الانتقالات. يوضح الشكل دائرة منطقية نموذجية باستخدام الترانزستورات.
دوائر العاكس على العناصر المنطقية
بمساعدة مكبر للصوت ، اتضح لعكس الإشارة عند خرج المكون. يشار إلى عناصر من النوع "AND-NOT" في الدوائر الدقيقة التسلسلية للطائرة. على سبيل المثال ، تحتوي الدائرة المصغرة لسلسلة K155LA3 في تصميمها على عناصر من النوع "2I-NOT" بحجم أربع قطع. بناءً على هذا العنصر ، يتم تصنيع جهاز عاكس. يستخدم هذا الصمام الثنائي أشباه الموصلات.
إذا كنت بحاجة إلى الدمجعدة عناصر منطقية من النوع "AND" وفقًا لدوائر "OR" (أو إذا كان من الضروري تنفيذ العناصر المنطقية "OR") ، فيجب توصيل الترانزستورات بالتوازي عند النقاط الموضحة في الرسم التخطيطي. في هذه الحالة ، يتم الحصول على سلسلة واحدة فقط عند الإخراج. يظهر عنصر منطقي من النوع "2OR-NOT" في هذه الصورة:
هذه العناصر متوفرة في الدوائر المصغرة ، والتي يشار إليها بالحرف LR. لكن منطق TTL من النوع "OR-NOT" يُشار إليه بالاختصار LE ، على سبيل المثال ، K153LE5. يحتوي على أربعة عناصر منطقية "2OR-NOT" مدمجة في آنٍ واحد.
مستويات منطق IC
في التكنولوجيا الحديثة ، يتم استخدام الدوائر الدقيقة مع منطق TTL ، والتي يتم تشغيلها بواسطة 3 و 5 V. لكن المستوى المنطقي للواحد والصفر فقط لا يعتمد على الجهد. ولهذا السبب ليست هناك حاجة لمطابقة إضافية للدوائر الدقيقة. يوضح الرسم البياني أدناه مستوى الجهد المسموح به عند إخراج العنصر.
الجهد في حالة غير مؤكدة عند مدخلات الدائرة الدقيقة ، بالمقارنة مع المخرجات ، مسموح به ضمن حدود أصغر. وهذا الرسم البياني يوضح حدود مستويات الوحدة المنطقية والصفر للدوائر الدقيقة من نوع TTL.
تشغيل الصمام الثنائي شوتكي
لكن مفاتيح الترانزستور البسيطة لها عيب كبير - لديها وضع التشبع عند التشغيل في الحالة المفتوحة. من أجل إذابة الناقلات الزائدة وعدم تشبع أشباه الموصلات ، يتم تشغيل صمام ثنائي أشباه الموصلات بين القاعدة والمجمع. يظهر الشكلطريقة توصيل شوتكي ديود والترانزستور.
يحتوي الصمام الثنائي Schottky على عتبة جهد تبلغ حوالي 0.2-0.4 فولت ، بينما يحتوي تقاطع السيليكون pn على عتبة جهد لا تقل عن 0.7 فولت وهذا أقل بكثير من عمر نوع أقلية من الناقلات في الكريستال أشباه الموصلات. يسمح لك الصمام الثنائي Schottky بالحفاظ على الترانزستور نظرًا لانخفاض عتبة فتح التقاطع. ولهذا السبب يُمنع الصمام الثلاثي من الدخول في الوضع.
ما هي عائلات الدوائر الدقيقة TTL
عادة ، يتم تشغيل الدوائر الدقيقة من هذا النوع بواسطة مصادر 5 V. هناك نظائر أجنبية للعناصر المحلية - سلسلة SN74. ولكن بعد السلسلة يأتي رقم رقمي يشير إلى عدد ونوع المكونات المنطقية. تحتوي الدائرة الدقيقة SN74S00 على عناصر منطقية 2I-NOT. هناك دوائر دقيقة يتم تمديد نطاق درجة حرارتها بشكل أكبر - K133 المحلي والأجنبي SN54.
تم إنتاج الدوائر الدقيقة الروسية ، المشابهة في تكوينها لـ SN74 ، تحت التصنيف K134. الدوائر الدقيقة الأجنبية ، التي يكون استهلاكها للطاقة وسرعتها منخفضين ، تحتوي على الحرف L في نهايتها. الدوائر الدقيقة الأجنبية مع الحرف S في نهايتها لها نظائر محلية حيث تم استبدال الرقم 1 بـ 5. على سبيل المثال ، K555 المشهور أو K531. اليوم ، يتم إنتاج عدة أنواع من الدوائر الدقيقة من سلسلة K1533 ، حيث تكون السرعة واستهلاك الطاقة منخفضين للغاية.
بوابات منطق CMOS
تعتمد الدوائر الدقيقة التي تحتوي على ترانزستورات تكميلية على عناصر MOS ذات القنوات p و n. بمساعدة واحدالمحتملة ، يفتح ترانزستور القناة p. عندما يتشكل "1" منطقي ، يفتح الترانزستور العلوي ويغلق السفلي. في هذه الحالة ، لا يتدفق التيار عبر الدائرة المصغرة. عندما يتم تشكيل "0" ، يفتح الترانزستور السفلي ويغلق العلوي. في هذه الحالة ، يتدفق التيار عبر الدائرة المصغرة. مثال على أبسط عنصر منطقي هو العاكس.
يرجى ملاحظة أن CMOS ICs لا ترسم التيار في الوضع الثابت. يبدأ الاستهلاك الحالي فقط عند التبديل من حالة إلى عنصر منطقي آخر. يتميز منطق TTL على هذه العناصر باستهلاك منخفض للطاقة. يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لعنصر من النوع "NAND" ، تم تجميعه على ترانزستورات CMOS.
دائرة تحميل نشطة مبنية على ترانزستورين. إذا كان من الضروري تكوين إمكانات عالية ، فإن هذه أشباه الموصلات تفتح وتغلق منخفضة. يرجى ملاحظة أن منطق الترانزستور والترانزستور (TTL) يعتمد على تشغيل المفاتيح. يتم فتح أشباه الموصلات في الجزء العلوي من الذراع ، وفي الجزء السفلي من الذراع يتم إغلاقها. في هذه الحالة ، في الوضع الثابت ، لن تستهلك الدائرة المصغرة التيار من مصدر الطاقة.
