Логические микросхемы

В настоящее время широко применяются логические элементы, реализующие разнообразные логические функции. При этом в корпусе одной микросхемы могут содержаться до шести логических элементов. Выпускаются микросхемы на базе различных технологий. Наиболее распространенными являются микросхемы ТТЛ-логики (К155). Микросхемы на основе биполярных транзисторов имеют высокое быстродействие, крутые фронты сигналов, однако отличаются значительным потреблением мощности 10-100 мА на микросхему.

КМОП – микросхема на основе полевых МОП-транзисторов (К561, К176). Обладают относительно низким быстродействием, имеют пологие фронты, но имеют крайне низкое потребление эл.энергии, особенно в статическом режиме (когда переключение элементов не происходит или происходит с низкой частотой). Применение КМОП целесообразно при построении устройств, работающих на низких частотах и при питании от автономных источников (гальванических элементов).

Преимуществом КМОП является крайне малые втекающие и вытекающие токи входов элементов, что позволяет «навешивать» на входы различные времязадающие R-C-цепочки.

Выпускаются микросхемы, содержащие различные логические элементы. Так в серии К561 содержатся четыре логических элемента.

К561 ЛЕ5 - 4×2ИЛИ-НЕ

Разработчиками может использоваться как четыре, так и меньшее количество логических элементов. При этом входы неиспользуемых элементов подключаются к общей точке или плюсовой точке источника питания.

ЛА7 - 4×2И-НЕ

Кроме указанных микросхем в данной серии имеются микросхемы, реализующие:

3×3 ИЛИ-НЕ

3×3 И-НЕ

2×4 И-НЕ

2×4 ИЛИ-НЕ

6 НЕ

Схемотехника логических микросхем

Как указывалось выше, логические элементы реализуются на базе полевых или биполярных транзисторов, каскады которых работают в ключевом режиме.

Основные параметры логических элементов:

1. напряжение источника питания

для серии К155 Uп=+5±10% (В)

К561 Uп=+3…+15 (В)

Большинство микросхем питаются напряжением 5В или 15В. При этом питающее напряжение однополярно.

2. быстродействие

характеризуется временем переключения из одного состояния в другое, а так же с задержкой переключения

3. помехоустойчивость

определяется тем уровнем помех, который не приводит к ложному изменению состояния. Для большинства микросхем уровнем логического нуля является 0<U<⅓Un, логической единицы ⅔Un<U<Un

4. потребляемая мощность

для микросхем ТТЛ до 100 мА

КМОП в статическом режиме Iпотр.<1 мкА, однако потребляемый ток КМОП Iпотр.=f(fпер.) и при частотах, близких к рабочим, достигает 10 мА.

5. нагрузочная способность

определяет допустимый выходной ток микросхемы. Для большинства микросхем 0,5<Iвых.<10 мА

При перегрузке выходные каскады могут перегреваться и (или) выходное напряжение не будет соответствовать логическому нулю или логической единице.

Выходные параметры:

Обычно указываются величины напряжения, соответствующие логическому нулю или единице в зависимости от выходного тока.

При выходном токе I→0 U_1вых≈Uп-0,5В

U_0вых<0,5В

Тип выходного каскада: