Полупроводниковые логические элементы

Классификация логических элементов

Применяемые в настоящее время на практике логические элементы в зависимости от используемых в них электрических сигналов делятся на три группы:

- потенциальные;

- импульсные;

- импульсно-потенциальные.

В потенциальных элементах логическим «0» и «1» соответствуют два разных уровня потенциала, а в импульсных – наличие или отсутствие импульсов.

В импульсно-потенциальных элементах часть входных сигналов представляется двумя различными уровнями потенциала, а другая часть – наличием или отсутствием импульсов. С выхода импульсно-потенциальных элементов снимается импульсный сигнал.

Наибольшее распространение получили потенциальные полупроводниковые элементы, позволяющие применять современную технологию изготовления интегральных схем.

Основным классификационным признаком элементов, служит тип компонентов, на которых построены их логические схемы, реализующие операцию И или ИЛИ. По этому признаку различают логические элементы:

1. Резисторно-транзисторные (РТЛ);

2. Диодно-транзисторные (ДТЛ);

3. Транзисторно-транзисторные (ТТЛ);

4. Транзисторные (ТЛ);

5. Логические элементы с эмиттерными связями (ЭСЛ);

6. Интегральная инжекторная логика (И²Л);

7. Логические элементы на полевых транзисторах;

8. Логические элементы на КМОП-структурах.

Основные понятия

Диодный вентиль

Рис.4.1. Диодный вентиль

Недостатки:

1. Потенциал на выходе диодного вентиля чувствителен к небольшим вариациям в уровне потенциала на входе.

2. Работа вентиля зависит от нагрузки на выходе. При высоком уровне выходного сигнала ток течет от выхода вентиля в нагрузку и при этом проходит через резистор вентиля, в результате чего появляется падение напряжения на резисторе и уровень потенциала на выходе уменьшается.

Улучшенная схема состоит из трех частей и имеет конфигурацию, показанную на рис.4.2.

Рис.4.2. Три части вентиля.

Такой вентиль относится к семейству ДТЛ.

Технические характеристики логических элементов

1. Коэффициент разветвления по выходу – это максимальное число входных линий других вентилей, которыми может управлять выход данного вентиля.

2. Коэффициент объединения по входу – это максимальное число возможных входов для вентиля, данного типа.

3. Время задержки, или задержка распространения сигнала – это время, которое проходит от момента подачи комбинации входных сигналов до момента установления соответствующего выходного сигнала.

4. Помехоустойчивость характеризует способность справляться с отклонениями в уровне сигнала от стандартных величин, соответствующим двум логическим значениям.

5. Рассеиваемая мощность – это мощность, потребляемая вентилем во время работы.