Лекция 6. Логические сигналы и логические микросхемы
97
ников соответствуют выполняемой логической функции. Кружочек оз-
начает инверсию сигнала.
Элементная база цифровых устройств состоит из цифровых микро-
схем различной степени сложности, от самых простых, содержащих ба-
зовые логические элементы, до сложнейших микропроцессоров и дру-
гих специализированных микросхем. Внутренняя структура микропро-
цессора может быть представлена в виде логической схемы, отражаю-
щей логику работ
ы устройства. Тем не менее собрать современный
микропроцессор из отдельных элементов – задача практически нераз-
решимая, поскольку количество вентилей составляет миллионы штук.
Но с другой стороны, знание основных принципов работы цифровых
схем на логических элементах во многом проясняет функционирование
вычислительных систем и других технических средств информатики.
Схемотехника логических элементов
В зави
симости от технологии изготовления интегральные схемы под-
разделяются на серии, различающиеся физическими параметрами базо-
вых элементов, а также числом и функциональным назначением вхо-
дящих в их состав микросхем. В настоящее время разработано несколь-
ко десятков технологий изготовления микросхем. К ним относятся:
диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторная логи-
ка (ТТЛ), эмитте
рно связанная логика (ЭСЛ), логика на МДП (металл –
диэлектрик – полупроводник) транзисторах и на КМДП (комплемен-
тарных МДП-транзисторах).
Основной электронной схемой в микроэлектронике является элек-
тронный вентиль, или ключ на транзисторе (это может быть биполяр-
ный или полевой транзистор). Самая простая логическая операция (ин-
версия, операция НЕ) реализуется схемой, которая преобразует высо-
кий потенциал на входе в низкий потенциал на выходе, и наоборот.
Вообще говоря, транзистор – это электронный прибор, предна-
зн
аченный для усиления и коммутации (переключения) сигналов
и имеющий три или более выводов. По принципу действия транзисторы
разделяют на биполярные и униполярные. К биполярным относятся
транзисторы, в которых используются носители зарядов двух типов –
основные и неосновные, положительны
е и отрицательные. В униполяр-
ных транзисторах используются носители только одного знака. Их на-
зывают также полевыми транзисторами. Обозначения некоторых тран-
зисторов приведены на рис. 6.4. В биполярном транзисторе (рис. 6.4, а)
база является управляющим электродом и при подаче положительного
напряжения на базу относительно эмиттера (для n-p-n транзистора)
проводим
ость коллектор-эмиттер увеличивается. В полевом транзисто-
ре также есть управляющий электрод – затвор. Изменение управляю-
щего напряжения на нем позволяет регулировать проводимость тран-
зистора.