Ttl cmos что это

Термины: Вход/выход TTL-совместимый

TTL (transistor–transistor logic) – транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) – это устоявшийся с 60-х годов XX-го века стандарт логических элементов, постороенных на транзисторной биполярной технологии с напряжением питания +5 В. Типичный базовый элемент этой технологии – это логический элемент 2И-НЕ типа 7400 (например, SN7400 от Texas Instruments или отечественный аналог К155ЛА3). Принципиальная схема этого элемента показана на рисунке. В последующие годы технология логических элементов совершенствовалась, оставаясь совместимой c прежней. На смену биполярной технологии пришли МОП (CMOS) и другие комбинированные кремниевые технологии. С целью повышения быстродействия выпускались (и выпускаются до сих пор) семейства CMOS, LVTTL логических элементов с уменьшенным напряжение питания: 3,3 В, 2,5 В, и т.д., при этом разработчики элементов всеми возможными техническими способами старались сохранить совместимость по логическим уровням напряжений с классическим базовым TTL-элементом 7400 с напряжением питания +5 В, поскольку за прошедшие 50 лет (!) было порождено немыслимое количество приборов и устройств с TTL входами и выходами.

Перечислим основные характеристики входов и выходов TTL:

Представленные выше характеристики относятся к перым TTL-элементам, которые содержат целый ряд несовершенств, преодолённых впоследствии. В частности, большинство современных CMOS, LVTTL элементов уже имеют симметричные выходные токи логичекого нуля и логической единицы, значительно меньшие входные токи (большее входное сопротивление), некоторые имеют свойство сохранения высокого входного сопротивления при выключенном питании, а также совместимость с входными 5-вольтовым уровнями при собственнном напряжении питания 3,3 В и ниже.

В любом случае, если в документации указан «TTL-совместимый вход или выход», для пользователя это означает, что данный вход (выход) принадлежит большому семейству совместимых TTL-устройств, но с особенностями данного входа и выхода в любом случае нужно ознакомиться в руководстве на данное устройство.

Кроме того, выход любого устройства, который подключается к TTL-совместимому входу, должен обеспечить также разумное время перепада напряжения (для оценки: не более, чем время задержки стандартного TTL-элемента, составляющее порядка 10 нс). На обычный TTL-вход (кроме специального, имеющего гистерезис) не рекомендуется подавать сигнал с длительностями перепадов более 10 нс, поскольку это может вызвать сбой (дребезг, неоднозначное состояние) входного TTL-логического элемента.

Также важно отметить, что стандарт TTL предназначен для организации локальных коротких связей (рекомендуется – длиной менее 0,5 м) в устройствах, имеющих цепь общего провода или общее сигнальное заземление.

Для повышения помехоустойчивости TTL-линий применяют электрическое согласование линий для уменьшения волновых эффектов отражения от несогласованных концов линий.

Если TTL-интерфейс применяется для передачи сигналов синхронизации измерительной системы, то, кроме требований согласованности линий, цепи общих проводов передатчика и приёмника должны быть эквипотенциальны в широкой полосе частот (сотни МГц). Это достижимо при очень хорошей высокочастотной связности цепей общих проводов передатчика и приёмника (либо это должны быть связи значительно короче 0,5 м, либо роль цепи общего провода должна выполнять электропроводная пластина или единое электропроводное шасси блока). Такие усиленные технические меры необходимы для обеспечения низкого уровня вносимых фазовых шумов при передаче сигналов синхронизации.

Перейти к другим терминам	Cтатья создана:	09.07.2014
О разделе «Терминология»	Последняя редакция:	17.08.2019

Примеры использования терминов

Количество универсальных входов/выходов: 32
Количество сигналов синхронизации: 2
Тип сигналов: ТТЛ, 5 В — логика
Выход напряжения питания: ±12 В, 120 мА
Дополнительные функции: порт RS-485, пара гальваноизолированных сигналов

Модуль ввода-вывода дискретных сигналов
32 входа/выхода

LTR43

АЦП: 16 бит; 16/32 каналов;
±0,2 В…10 В; 2 МГц
ЦАП: 16 бит; 2 канала; ±5 В; 1 МГц
Цифровые входы/выходы:
17/16, ТТЛ 5 В
Интерфейс: USB 2.0 (high-speed), Ethernet (100 Мбит)
Гальваническая развязка.

Модуль АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 16 бит, 2 МГц, USB, Ethernet

E-502

АЦП: 16 бит; 16/32 каналов;
±0,2 В…10 В; 2 МГц
ЦАП: 16 бит; 2 канала; ±5 В; 1 МГц
Цифровые входы/выходы:
18/16 TTL 5 В
Интерфейс: PCI Express

Плата АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 16 бит, 2 МГц, PCI Express

L-502

АЦП: 14 бит; 16/32 каналов;
±0,15 В…10 В; 200 кГц
ЦАП: 16 бит; 2 канала; ±5 В; 200 кГц
Цифровые входы/выходы:
16/16 TTL 5 В
Интерфейс: USB 2.0

Модуль АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 14 бит, 200 кГц, USB

E14-140M

АЦП: 14 бит; 16/32 каналов;
±0,156 В…10 В; 400 кГц
ЦАП: 12 бит; 2 канала; ±5 В; 8 мкс
Цифровые входы/выходы:
16/16 TTL 5 В
Интерфейс: USB 2.0

Прямые и инверсные логические сигналы микропроцессорной технике.

В микропроцессорной технике применяются прямые и инверсные логические сигналы. В случае прямых сигналов логическому нулю соответствует низкий уровень сигнала, логической единице — высокий. В случае инверсных сигналов все наоборот. Инверсию сигналов обозначают разными способами: перед названием сигнала ставят знак «минус», над именем проводят черту, после имени ставят обратную косую черту или решетку. В данной статье используется последний способ. Управляющие сигналы обычно инверсные. Это так называемые L (Low)-активные сигналы, у которых активный уровень сигнала — низкий. Это нужно, чтобы: повысить помехозащищенность, которая у ТТЛ несимметричная. Входные токи стремятся подтянуть уровень к высокому, и в случае прямых H (High)-активных сигналов это действует согласно с помехой, чреватой ложными срабатываниями. При L-активных сигналах входной ток противодействует помехе. Особенно важно использовать L-активность для сигналов, передаваемых по кабелям. Кроме того, L(Low)-активные сигналы обеспечивают возможность нескольким источникам управлять одной и той же линией. L-активная линия «подтягивается» к высокому уровню резистором, а активный сигнал может вводить любой подключенный к ней вентиль с открытым коллектором (можно с тристабильным выходом). В компьютерах типа IBM PC принцип L-активности управляющих сигналов интерфейса был нарушен дважды: Н-активность имеют сигналы запросов аппаратных прерываний IRQx и каналов прямого доступа DRQx. Это привело к невозможности совместного использования линий прерываний и каналов DMA.
Обозначение и порядок бит и байт шин адреса/данных. В шине данных D0 обозначает самый младший бит LSB (Least Significant Bit), a D7 — старший бит байта — MSB (Most Significant Bit). Иногда в описании интерфейсов биты данных обозначаются как D1. D8, при этом младший бит — D1. На рисунках принято старший бит изображать слева, а младший — справа. Обозначение D[7:0] относится к группе сигналов D7, D6. D1, D0, a D[0:7] — к тем же сигналам, но в порядке естественной нумерации.

В двухбайтном слове, размещаемом в памяти, принят LH-порядок следования: адрес слова указывает на младший байт L (Low), а старший байт Н (High) размещается по адресу, на единицу большему. В двойном слове порядок будет аналогичным — адрес укажет на самый младший байт, после которого будут размещены следующие по старшинству. Этот порядок естествен для процессоров Intel. На рис. 1 показаны диапазоны и способы представления двоичных нуля и единицы.
Эффективность любого сигнального протокола состоит в конечных значениях логических уровней (напряжение, соответствующее логическому «0» и «1») и их дискретности (разности между уровнями логического «0» и «1»). Если на первый параметр влияет технология изготовления кристалла, то от второго параметра напрямую зависит быстродействие. Уменьшая напряжение логических уровней, мы добиваемся уменьшения потребляемой и рассеиваемой мощности. Уменьшая второй параметр, мы уменьшаем время, требуемое на переключение транзистора — следовательно, увеличиваем быстродействие.
Разделение сигналов на группы по логическим уровням способствует уменьшению влияния электромагнитной интерференции и повышению эффективности протокола. Например, технология Rambus основана на новом электрическом интерфейсе RSL (Rambus Signaling Levels), который дает возможность получить результирующую частоту 800 МГц и более, а также использовать стандартный CMOS-интерфейс сигналов ввода-вывода ядра ASIC. Высокоскоростной протокол сигналов RSL использует низковольтный перекос номинальных напряжений логического «0» (1,8В) и логической «1» (1,0В) с перекосом всего-навсего в 800 мВ.

Рис. 1. Способы представления двоичных нуля и единицы: а) для цифровых элементов ТТЛ ; б) для цифровых CMOS – структур.

Таблица 2. Примеры сигнальных интерфейсов памяти.

Например, для стандартных модулей SDR/DDR SDRAM DIMM используется низковольтная транзисторно-транзисторная логика 3,3V-LVTTL (Low Voltage Transistor-Transistor Logic) с интерфейсом 3,3 В, а для некоторых современных вариантов SDR/DDR PC133 и Registered DIMM намечается скорый переход с применением более совершенного варианта терминирующей логики — SSTL_3 (Stub Series Terminated Logic) с последующим переходом на SSTL_2. Использование дифференциального протокола направлено на уменьшение задержек, связанных со временем переключения транзистора между активными логическими уровнями: переключение между уровнями логического «0» и «1» происходит не по достижении конечного значения напряжения, а несколько ранее.
Ввод линии опорного напряжения помогает осуществлять прецизионный контроль за возможными амплитудными девиациями протокола. Например, в RSL, при использовании линии опорного напряжения 1,4 В, уровень логической «1» соответствует промежутку 1,2-1,0 В, а уровень логического «0» — 1,6-1,8 В. Поэтому значение 1,2 В можно считать «1», а уровень 1,6 В — «0», причем реальная логическая дискретность теперь составляет всего-навсего 0,4 В. Контрольным порогом срабатывания является точка пересечения реального и дополняющего сигналов (VX — cross-point), уровень которой составляет 50% от разности уровня опорного напряжения и порога переключения между активными уровнями, оговоренными сигнальным протоколом. Данная псевдо-дифференциальная схема позволяет не только компенсировать задержки на переключение, но и значительно снизить влияние электромагнитной интерференции за счет уменьшения длительности шума коммутации сигнала.
Входные и выходные сигналы процессоров семейства Core i7 имеют большое разнообразие рабочих уровней сигналов, протоколов обмена, схем согласования и «гашения» сигналов скоростных линий. В различных полупроводниковых цифровых микросхемах и процессорах широко используются логические вентили на TTL (ТТЛ) и CMOS (КМОП) структурах. Внутри сложных микросхем применяются и другие типы ячеек, но они обычно обрамляются внешними схемами с параметрами TTL- или CMOS-вентилей. Логические элементы CMOS отличаются от TTL большим размахом сигнала (низкий уровень ближе к нулю, высокий — к напряжению питания), малыми входными токами (почти нулевыми в статике, в динамике — обусловленными паразитной емкостью) и малым потреблением, однако их быстродействие несколько ниже. В отличие от TTL, микросхемы CMOS допускают более широкий диапазон питающих напряжений. Микросхемы TTL и CMOS взаимно стыкуются, хотя вход CMOS требует более высокого уровня логической единицы, а выход CMOS из-за невысокого выходного тока можно нагружать лишь одним TTL-входом. Современные схемы CMOS по параметрам приближаются к TTL и хорошо стыкуются с ними. Схемы CMOS имеют те же типы выводов, но вместо выхода с открытым коллектором у них присутствует выход с открытым стоком (что по логике работы одно и то же).
Для того чтобы любая синхронизируемая схема зафиксировала желаемое состояние, сигналы на входах должны установиться до синхронизирующего перепада за некоторое время, называемое временем установки TSETUP, И удерживаться после него в течение времени удержания THOLD. Значение этих параметров определяется типом и быстродействием синхронизируемой схемы, и в пределе один из них может быть нулевым.

Difference between TTL, CMOS, ECL and BiCMOS Logic Families

Every electrical component we use, whether it be a TV remote, a microwave oven, or even the mobile phone, has a complex circuitry consisting of critical connectivity of components forming logical families. But, what are logic families?

Well, there are two meanings to it. Firstly, a ‘logic family’ of digital integrated circuits devices is a well-constructed system of electronic logic gates specifically designed for different configurations, characterized by the various logic levels and the power supplies.

Alternatively, a ‘logic family’ is also the connectivity of electrical components to implement logic in VLSI (very-large-scale integrated) circuitry, such as processors and memory systems.

In simple words, logic families are specific configurations of logic gates that are designed for specific purposes. These logical families contain basic logical systems interconnected to form a larger family of integrated circuitry.

Applying external voltages powers up these logic systems. The most common logic levels of these external voltages are a logic high/logic 1, generally indicating a presence of voltage. And a logic low/logic 0, generally indicating an absence of voltage.

These logic families have many factors characterizing them. These factors decide which logic family is better over the other.

Characteristics of Logic Families

Speed

The speed of a logic circuit is the time between which a single is applied at the input, and an output is received.

Fan-In

Fan-in determines the maximum number of inputs a logic gate can handle. A 2-input AND gate has a fan-in of 2. An inverter has a fan-in of 1.

Fan-Out

Fan-out determines the number of circuits that a gate can drive, i.e., the maximum number of digital inputs that the output of a single logic gate must feed to, with both the input and outputs belonging to the same gate family.

A little confusing?

Basically, you can calculate the fan-out of a given NAND gate by checking how many other NAND gates have received input from the output of the prior NAND gate.

In the given system, the output of the first NOT gate serves as the input to 4 NOT gates. Thus, the fan-out is 4.

Noise Immunity

It is the maximum noise any circuit can handle without affecting the output.

Propagation Delay

Propagation delay is measured as the time between which input is applied to a system, and it affects the output. It is measured at 50% marks.

Power Dissipation

It is the product of the current which enters the circuit and the total voltage loss of the system

Classification of Logic Families

Logic families are mainly classified according to the polarity of the devices used. We have two main classifications – bipolar and unipolar.

Bipolar means two polarities. Bi- two, polar-polarities. Here, the circuits have bipolar elements like diodes, transistors, etc. Other passive elements, like resistors and capacitors, also make up the circuit. We can divide bipolar families further divided into saturated and unsaturated logic families. Under the saturated logic families, the transistors used in ICs are driven into saturation. And vice-versa for the unsaturated logic systems.

Unipolar families have components with only one polarity. The circuits have unipolar components like MOSFETs and passive elements.

Transistor-Transistor Logic Families

The transistor-transistor logic families are entirely made with bipolar junction transistors (BJTs) and resistors.

But why are they named ‘transistor-transistor logic’ and not simply ‘transistor logic’?That’s because BJTs are used as the main components in both the logic system of the circuit as well as the amplification part of the circuit.

Commercially, the TTL logic components begin with ‘74XX’, such as 7404, 74S86, etc.

For logic gates built using TTL components, the input voltage is applied to the emitter of the transistors. Circuits comprising of the TTL families usually consist of multi-emitter transistors, i.e., multiple parallel transistors with distinct emitter inputs and common base and collector terminals.

FIG.3 A BASIC TWO INPUT TTL NAND GATE ORIENTATION

The transistors A and B in Fig.3 have separate inputs at the transistors, but the bases are made common and biased with a resistor, and the collector terminals have also been combined, acting as the base of the next transistor.

In the given 2-input TTL configuration, the application of a logic high voltage at terminals A and B reverse biases the emitter-base junction of the transistor. Thus, a small current flows in the opposite direction. This small current reaches the base terminal of the output, turning on the transistor. Upon switching on, the transistor pulls down its output to a logic low. Conversely, if either of the inputs at terminals A and B is zero, no current reaches the base of the second transistor. Thus the output becomes VCC.

Apart from using normal transistors, Schottky transistors are also preferred for TTL logic systems. These transistors portray the Schottky effect and thus have higher switching speed and lesser power consumption.

What is the Schottky Effect?

TTL is now considered a little outdated, but is used as switching device is relays and driving lamps, and in printers and video display terminals.

Characteristics of TTL Logic Families

• The output of a TTL device can serve as an input to a maximum of 10 gates, i.e., the fan-out is 10.
• A logic low voltage for a TTL is defined between 0V-0.2V.
• A logic high voltage for a TTL is at 5V.
• The noise margin is at around 4V.
• The propagation delay is about 9ns.
• A typical TTL component draws a power of about 11mW.

Advantages of TTL Logic Families

• TTL has a strong drive capability.
• It is least susceptible to electrical damage.
• Requires only one supply voltage (otherwise for CMOS)
• Lesser immune to noise when compared to ECL, but more than CMOS.
• Fastest saturation, when compared to other logic families
• Low output impedance for all states

Disadvantages of TTL Logic Families

• TTL dissipates a lot of power, thus not making it suitable for battery-powered devices.
• Not recommended in VLSI chips as it requires more space and isolation
• Expensive compared to MOSFETs

Common TTL Logic ICs

• 74 family
• 74LS (Low-power Schottky) family
• 74F (Fast) family
• 74AS (Advanced Schottky) family
• 74ALS (Advanced Low-power Schottky) family

Emitter – Coupled Logic Families

ECL families use overdriven BJT differential amplifiers with single-ended inputs. The emitters of the transistors are connected all together, hence the name ‘emitter-coupled’ logic families.

The transistors in this system never saturate; their logic high and logic low levels are chosen close to one another, thus eliminating the possibility of saturation in the transistors. The transistors are thus operated in the active region or the cut-off region.

These transistors use the property of current switching. Thus this family is also known as Current Steering Logic (CSL) or Current Mode Logic Families (CML). It makes use of a transistor-based differential amplifier to amplify and combine digital signals.

We can see here that the transistors are differential amplifiers, with their emitters coupled. Cryptographic applications and high-speed requirements use ECL Logic.

Characteristics of ECL Logic Families

• The output of an ECL system has a very low impedance, thus having a fan-out of about 25.
• The propagation time is about 1ns, making it the fastest logic family.
• A logic low voltage for ECL is about -1.7V to -1.75V.
• A logic high voltage for ECL is about -0.8V.
• It is the fastest amongst all the logic families.
• It has an average propagation delay time of about 1ns-4ns.

Advantages of ECL Logic Families

• Has a fan-out better than the TTL Logic family
• Offers the highest speed in operation
• ECL systems produce complementary outputs (OR-NOR, AND-NAND).
• Parameters do not vary much with temperature

Disadvantages of ECL Logic Families

• Worst noise immunity compared to TTL and CMOS
• Highest power consumption, when compared with TTL and CMOS
• VLSI design difficult as ECL circuits require resistors, thus increasing system size
• Capacitive loading reduces the fan-out capacity

Complimentary MOSFETs Logic Families

The CMOS family uses MOSFETs in the integrated circuits. Both NMOS and PMOS complement each other and are used symmetrically in each configuration of the circuit, hence the name ‘complimentary.’

Since both PMOS and NMOS are present, an application of input voltage will turn on any one type of the transistor at a time. Thus, at any time, there is no direct link between the power supply and the ground.

Two main attributes of CMOS devices are high immunity to noise and low static power consumption. CMOS consists of only enhancement type of MOSFETs.

FIG.5 A BASIC TWO INPUT CMOS NAND GATE ORIENTATION

For NMOS transistors, if the input is a 1, the MOS turns on; otherwise, it is off. On the other hand, for the PMOS, if the input is 0, the MOSFET switches on; otherwise, the transistor is off. Thus, if either of the input is 1, the output voltage is equal to VDD.

The FETs are placed such that if either of the NMOS or PMOS transistors are connected in series, the other type is connected in parallel. Thus, only one type of MOS turns on at a time.

We use CMOS chips in RF applications, satellite communication, Bluetooth, and mobile networks. We also see their use in radar applications and Wi-Fi technology. To be honest, CMOS is the backbone of the semiconductor industry. Its applications are countless.

Characteristics of CMOS Logic Families

• CMOS supports a very large fan-out, more than 50 transistors.
• It has excellent noise immunity amongst all families.
• A logic low voltage for CMOS is about
• A logic high voltage for ECL is somewhere between 4.5V to 5V.
• The propagation delay is the worst when compared with TTL and ECL families at about 200ns.

Advantages of CMOS Logic Families

• Has the highest fan-out, when compared with TTL and ECL
• Works well over a wide range of temperature
• Noise immunity is better than TTL and ECL

Disadvantages of CMOS Logic Families

• Average propagation delay is the least in comparison with TTL and ECL

Common TTL Logic ICs

• 4000 family
• 74C family
• 74HC family
• 74HCT family
• 74AC family
• 74ACT family
• 74AHC family

BiCMOS Logic Families

BiCMOS, or Bipolar CMOS, combines the best properties of two distinct technologies in the integrated circuit- Bipolar junction transistors and the CMOS logic family. We see the application of BiCMOS in Pentium, Pentium Pro microprocessors.

The combined strengths of BJTs and CMOS makes BiCMOS an exceptional and essential technology introduced in the electronics industry. High speed and low output impedance offered by the BJTs and high input resistance by CMOS are the main qualities combined to give the BiCMOS.

Since it combines two different designs, the fabrication of the BiCMOS chips happens with high precision and accuracy. The chip designing usually begins with a foundation of the CMOS process and continues with bipolar process steps.

Also, the fabrication of CMOS and BJTs require a controlled addition of impurities, thus increasing the complexity of making these chips. All these together make BiCMOS technology really expensive, when compared with the other technologies. In addition to this, the complicated manufacturing of BiCMOS risks the chances of increased leakage current.

The basic circuit configuration is precisely the same as that of a 2-input CMOS NAND gate, but with extra MOSFETs in the circuit.
Qp and Qo are low impedance output drivers.

The circuit input VA is given at PA and NA1, and input VB is given at PB and NB1. The FETs NB3, NA3, and N2 remove the base charge from the BJTs during switching.

Characteristics of BICMOS Logic Family

• BiCMOS offers lower power dissipation than BJTs.
• It offers improved speed when compared with CMOS technology.
• BiCMOS circuits offer high load current sinking and current sourcing

Advantages of BiCMOS Logic Families

• The best circuit to be used where high current sinking and sourcing is involved.
• Have reduced cycle time, when compared to CMOS circuits
• Robust to process changes and temperature changes
• Lower power dissipation than BJTs

Disadvantages of BiCMOS Logic Families

• Greater process complexity
• Manufacturing cost is very high
• Increased time in fabrication

Difference between TTL, ECL, and CMOS

SPECIFICATION	TTL	ECL	CMOS
Components	Transistors & passive elements	Transistors & passive elements	MOSFETs
Basic Gate	NAND	OR/NOR	NAND/NOR
Noise Immunity	Strong	Good	Very strong
Fan-out	10	25	More than 50
tPD in ns	1.5-30	1-4	1-210
Noise margin	Moderate	Low	High
Power/gate in mWatt	10	40-55	0.0025
Clock rate in MHz	35	>60	10
Figure of Merit	100	40-100	0.7

About the author

Raksha is a swashbuckling Electronics and Communication Engineering Graduate. She has interned in the domain of Internet of Things at Fiabilite Network Solutions Pvt Ltd. Additionally, she was also the Secretary of The Institution Of Engineers (India) at the Students’ Chapter at NMAMIT, Nitte, Karnataka in thr academic year 2018-2019 for the Electronics and Communication Department.

Related courses to Difference between TTL, CMOS, ECL and BiCMOS Logic Families

8085 Microprocessors Course

A free course on Microprocessors. Start from the basic concepts related to the working of general microprocessors and work upto coding the 8085 and 8086.

VHDL Course

A free and complete VHDL course for students. Learn everything from scratch including syntax, different modeling styles with examples of basic circuits.

CMOS — IC Design Course

A free course as part of our VLSI track that teaches everything CMOS. Right from the physics of CMOS to designing of logic circuits using the CMOS inverter.

Ttl cmos что это

Цифровые микросхемы. Типы логики, корпуса

Автор:
Опубликовано 12.12.2005

Ну сначала скажем так: микросхемы делятся на два больших вида: аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы работают с аналоговым сигналом, а цифровые, соответственно – с цифровым. Мы будем говорить именно о цифровых микросхемах.

Точнее даже, мы будем говорить не о микросхемах, а об элементах цифровой техники, которые могут быть «спрятаны» внутри микросхемы.

Что это за элементы?

Некоторые названия вы слышали, некоторые, может быть – нет. Но поверьте, эти названия можно произносить вслух в любом культурном обществе – это абсолютно приличные слова. Итак, примерный список того, что мы будем изучать:

• Триггеры
• Счетчики
• Шифраторы
• Дешифраторы
• Мультиплексоры
• Компараторы
• ОЗУ
• ПЗУ

Все цифровые микросхемы работают с цифровыми сигналами. Что это такое?

Цифровые сигналы – это сигналы, имеющие два стабильных уровня – уровень логического нуля и уровень логической единицы. У микросхем, выполненных по различным технологиям, логические уровни могут отличаться друг от друга.

В настоящее время наиболее широко распространены две технологии: ТТЛ и КМОП.

ТТЛ – Транзисторно-Транзисторная Логика;
КМОП – Комплиментарный Металл-Оксид-Полупроводник.

У ТТЛ уровень нуля равен 0,4 В, уровень единицы – 2,4 В.
У логики КМОП, уровень нуля очень близок к нулю вольт, уровень единицы – примерно равен напряжению питания.

По-всякому, единица – когда напряжение высокое, ноль – когда низкое.

НО! Нулевое напряжение на выходе микросхемы не означает, что вывод «болтается в воздухе». На самом деле, он просто подключен к общему проводу. Поэтому нельзя соединять непосредственно несколько логических выводов: если на них будут различные уровни – произойдет КЗ.

Кроме различий в уровнях сигнала, типы логики различаются также по энергопотреблению, по скорости (предельной частоте), нагрузочной способности, и т.д.

Тип логики можно узнать по названию микросхемы. Точнее – по первым буквам названия, которые указывают, к какой серии принадлежит микросхема. Внутри любой серии могут быть микросхемы, произведенные только по какой-то одной технологии. Чтобы вам было легче ориентироваться — вот небольшая сводная таблица:

Наиболее распространены на сегодняшний день следующие серии (и их импортные аналоги):

• ТТЛШ – К555, К1533
• КМОП – КР561, КР1554, КР1564
• ЭСЛ – К1500

Цифровые схемы рекомендуется строить, используя микросхемы только одного типа логики. Это связано именно с различиями в логических уровнях цифровых сигналов.

Тип логики выбирают, в основном, исходя из следующих соображений:

— скорость (рабочая частота)
— энергопотребление
— стоимость

Но бывают такие ситуации, что одним типом никак не обойтись. Например, один блок должен иметь низкое энергопотребление, а другой – высокую скорость. Низким потреблением обладают микросхемы технологии КМОП. Высокая скорость – у ЭСЛ.

В этом случае понадобятся ставить преобразователи уровней.

Правда, некоторые типы нормально стыкуются и без преобразователей. Например, сигнал с выхода КМОП-микросхемы можно подать на вход микросхемы ТТЛ (при учете, что их напряжения питания одинаковы). Однако, в обратную сторону, т.е., от ТТЛ к КМОП пускать сигнал не рекомендуется.

Микросхемы выпускаются в различных корпусах. Наиболее распространены следующие виды корпусов:

DIP
(Dual Inline Package )

Обычный «тараканчик». Ножки просовываем в дырки на плате – и запаиваем.

Ножек в корпусе может быть 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 или 56.

Расстояние между выводами (шаг) – 2,5 мм (отечественный стандарт) или 2,54 мм (у буржуев).

Ширина выводов около 0,5 мм

Нумерация выводов – на рисунке (вид сверху). Чтобы определить нахождение первой ножки, нужно найти на корпусе «ключик».

SOIC
(Small Outline Integral Circuit)

Планарная микросхема – то есть ножки припаиваются с той же стороны платы, где находится корпус. При этом, микросхема лежит брюхом на плате.

Количество ножек и их нумерация – такие же как у DIP .

Шаг выводов – 1,25 мм (отечественный) или 1,27 мм (буржуазный).

Ширина выводов – 0,33. 0,51

PLCC
(Plastic J-leaded Chip Carrier)

Квадратный (реже — прямоугольный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют J -образную форму (концы ножек загнуты под брюшко).

Микросхемы либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо вставляются в панельку. Последнее – предпочтительней.

Количество ножек – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.

Шаг ножек – 1,27 мм

Ширина выводов – 0,66. 0,82

Нумерация выводов – первая ножка возле ключа, увеличение номера против часовой стрелки:

TQFP
(Thin Quad Flat Package)

Нечто среднее между SOIC и PLCC .

Квадратный корпус толщиной около 1мм, выводы расположены по всем сторонам.

Количество ножек – от 32 до 144.

Ширина вывода – 0,3. 0,45 мм

Нумерация – от скошенного угла (верхний левый) против часовой стрелки.

Вот так, в общих чертах, обстоят дела с корпусами. Надеюсь теперь вам станет немножко легче ориентироваться в бесчисленном множестве современных микросхем, и вас не будет вгонять в ступор фраза продавца типа: «эта микросхема есть только в корпусе пэ эл си си»…