1.2. Цифровые микросхемы.

В настоящее время элементной базой промышленной электроники, вычислительной техники, систем автоматики и связи являются в основном интегральные микросхемы.

Микросхема - это микроэлектронное изделие, состоящее из активных и пассивных электрорадиоэлементов, а также соединяющих их проводников, которые изготовляются в едином технологическом процессе, заключено в общий корпус и представляет неразделимое целое.

Схемная реализация всего многообразия цифровых микросхем осуществляется на основе логических элементов (ЛЭ), которые представляют собой схемы, выполняющие элементарные логические функции: И, ИЛИ, НЕ.

Способ соединения транзисторов между собой в пределах одного элемента определяет их логический базис или, проще, логику. Из логических микросхем на биполярных транзисторах в настоящее время наибольшее распространение имеет транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) в нескольких модификациях. Из микросхем на полевых транзисторах наиболее широко используется КМОП-логика на комплементарных МОП-транзисторах, т.е. использующая совместное включение пар транзисторов с каналами разных видов проводимости.

По технологическим признакам цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серией называют группу микросхем различного функционального назначения, выполненных по одинаковой технологии, имеющие сходные технические характеристики и предназначенных для совместной работы в аппаратуре. В состав современных серий входят десятки типов микросхем - от логических элементов до функционально законченных узлов: счетчиков, регистров, сумматоров, запоминающих устройств и других.

1.3. Отрицательная логика

В ТТЛ и КМОП цифровых устройствах логические состояния представляются двумя уровнями напряжения: высоким, близким к напряжению источника питания, и низким, близким к нулю.

Два уровня напряжения, характеризующие логические состояния, определяются просто как более высокий и низкий. Эти два значения называются логическими уровнями. Часто названия логических уровней пишут заглавными буквами: ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ, и обозначают латинскими буквами H и L (от англ. слов: HIGH - высокий и LOW - низкий).

Существует так называемое логическое соглашение, определяющее, каким уровнем напряжения представлять логическую 1 и логический 0. В положительной логике более высокий уровень напряжения (H) соответствует логической 1, а низкий (L) - логическому 0 (H=1, L=0). В отрицательной логике - наоборот (L=1, H=0).

Элемент, выполняющий логические функции, можно оценивать с позиций как положительной, так и отрицательной логики. Его функциональная роль в обоих случаях будет различной. Положительная логика имеет преимущественное применение. В каталогах, справочниках, в заводских этикетках логические функции цифровых микросхемах также даются для положительной логики.

В отрицательной логике элементы И функционируют как элементы ИЛИ, а элементы ИЛИ соответственно как И. Таким образом, после инверсии сигнала происходит переход от положительной логики к отрицательной, а после еще одной инверсии обратный переход от отрицательной логики к положительной. Знание особенностей работы логических элементов в положительной и отрицательной логике позволяет проводить правильный анализ работы цифровых устройств.

Так, если по заданию требуется применять в разрабатываемом устройстве только логические элементы И-НЕ, то первая от входов устройства линейка логических элементов будет работать как элементы И-НЕ, а вторая – как элементы ИЛИ-НЕ, третья – как И-НЕ, и т.д