Глава 1. Системы элементов эвм
Схемотехническая реализация интегральных микросхем выполняется на основе логических элементов, реализующих элементарные логические функции: конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию, запоминание и т.д.
В зависимости от типа системы логических элементов, отвечающей требованиям функциональной полноты и обеспечивающей технологическую реализацию сложных логических цепей, согласование уровней входных и выходных сигналов, различают типы интегральных схем:
1. ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
2. МДП – металл – диэлектрик – полупроводник;
(МОП) – металл – окись – полупроводник;
3. КМДП – комплементарные металл – диэлектрик – полупроводник;
4. ЭСЛ – эмиттерно-связная логика (используется в супер-больших машинах);
5. ИИЛ (И2Л) – интегрально-инжекционная логика (новая, недоработана).
В каждой схеме или серии интегральных схем есть свой базовый элемент, на основе которого строится множество других логических схем.
§ 1.1 Потенциальная система элементов ттл.
Упрощенная схема базового элемента ТТЛ, реализующая функцию И-НЕ.
VT1 – много-эмиттерный транзистор, реализует функцию И, если подать на входы х1...хn нули, т.е. соединить их с землей. На коллекторе К также будет ноль, который закроет транзистор VT2 и на его коллекторе окажется высокий потенциал, т.е. единица. Т.о. реализуется И-НЕ. Эта единица откроет транзистор VT3, а ноль на эмиттере VT2 закроет транзистор VT4, и на выходе появится единица. Т.е. реализуется функция И-НЕ, штрих Шеффера.
В итоге можем сказать:
VT1 – реализует И;
VT2 – реализует НЕ;
VT3, VT4 – составляют выходной каскад.
На ряду с рассмотренным элементом изготавливается элемент расширителя по ИЛИ на VT1, VT2, который по сути повторяет первые два каскада (VT1, VT2) рассмотренного элемента, при подсоединении его выходов К׳ и Э׳ ко входам К и Э логического элемента получается элемент, реализующий последовательность операций И-ИЛИ-НЕ:
Замечания:
1) теоретически число эмиттерных входов логического элемента может быть неограничено, но на практике – не более 8, т.к. дальнейшее их увеличение ухудшает динамические характеристики элемента (временные соотношения)
2) схемная реализация базового элемента имеет много разновидностей, направленных на улучшение, в основном, его динамических характеристик
3
)
временная диаграмма работы
рассмотренного элемента
4) диоды на входах транзистора VT1 предназначены для защиты элемента от напряжения обратной полярности
5) Условные графические обозначения транзисторов и диодов:
n-p-n p-n-p
транзистор ТТЛ
транзистор МДП со встроенным каналом с индуцированным каналом
n-типа p-типа n-типа p-типа
диод транзистор Шотки
6) Рассматривая выход базового элемента, можно сделать важный вывод:
параллельное включение нескольких выходов элементов недопустимо, т.к. при реализации различных логических функций разными элементами возможно короткое замыкание.