Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: MEII - 5.4.1 KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY Obor: Mechanik elektronik Ročník: 2. Zpracoval(a): Jiří Kolář Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obsah 1. Úvod do problematiky...3 1.1 mezní hodnoty napětí...3 1.2. Základní logické funkce...3 1.3. Základní logické funkce lze je realizovat...4 1.3.1 Realizace pomocí relé...4 1.3.2 Realizace z diskrétních součástek...5 1.3.2.1 rezistorově tranzistorová logika...5 1.3.2.2 Diodově tranzistorová logika...5 1.3.2.3 tranzistorově tranzistorová logika...6 1.3.3 Realizace číslicovými hradly IO...7 1.3.3.1 Technologie TTL...8 1.3.3.1.1 Typy číslicových IO technologie TTL...8 1.3.3.2 Technologie CMOS...9 1.3.3.1.2 Typy číslicových IO technologie CMOS...10 Použitá literatura...12
1. ÚVOD DO PROBLEMATIKY U kombinačních logických obvodů závisí stav výstupních proměnných na okamžitém stavu vstupních proměnných. Nikdy ne na jejich předchozích hodnotách. Kombinační logické obvody si nepamatují předchozí stav vstupů nebo výstupů, aby ovlivnily výstupy při nové kombinaci vstupních proměnných. 1.1 MEZNÍ HODNOTY NAPĚTÍ Log 1 = H (High vysoký) - IN/OUT pod napětím Log 0 = L (Low nízký) IN/OUT bez napětí 1.2. ZÁKLADNÍ LOGICKÉ FUNKCE NOT (negace) AND (součin)
NAND (negovaný součin) OR (součet) NOR (negovaný součet) ExOR (exkluzivní součet) 1.3. ZÁKLADNÍ LOGICKÉ FUNKCE LZE JE REALIZOVAT reléově (kontakty relé) z diskrétních součástek (DL, RTL, DTL, TTL) číslicovými hradly IO (tech. TTL, CMOS) 1.3.1 REALIZACE POMOCÍ RELÉ
1.3.2 REALIZACE Z DISKRÉTNÍCH SOUČÁSTEK 1.3.2.1 REZISTOROVĚ TRANZISTOROVÁ LOGIKA Log. funkce AND a NAND Log. funkce NOT 1.3.2.2 DIODOVĚ TRANZISTOROVÁ LOGIKA Log. funkce AND a NAND
Log. funkce NOT Log. funkce OR a NOR 1.3.2.3 TRANZISTOROVĚ TRANZISTOROVÁ LOGIKA Log. funkce AND a NAND
Log. funkce NOT Log. funkce OR a NOR 1.3.3 REALIZACE ČÍSLICOVÝMI HRADLY IO Statické parametry udávají odběrové vlastnosti zdroje U CC, vstupní a výstupní napětí či proudy logických úrovní. Udávají se pro nejnepříznivější pracovní podmínky, tj. napájecí, zátěžové, teplotní, vlhkostní a otřesové podmínky. Za těchto podmínek musí obvody spolehlivě pracovat. Dynamické parametry charakterizují zpoždění signálu, který prochází daným obvodem.
Příkon číslicových integrovaných obvodů v závislosti na kmnitočtu 1.3.3.1 TECHNOLOGIE TTL Logické obvody TTL (Transistor Transistor Logic) se vyrábějí planární technologií na bázi křemíku. Obvody TTL různých výrobců mají stejné typové označení, vzájemně jsou kompatibilní. V jednom zapojení mohou být použity integrované obvody různých výrobců. Obvody technologie TTL používají napájecí napětí do 5V. 74 prvotní TTL logika, která se již dlouho nepoužívaná. LS (Low Power Schottky) - nízkopříkonová logika s schottkyho diodami. ALS (Advanced Low Power Schottky) - zdokonalená nízkopříkonová logika s Schottkyho diodami. 1.3.3.1.1 TYPY ČÍSLICOVÝCH IO TECHNOLOGIE TTL 74HC00 4x dvouvstupé hradlo NAND 74HC02 4x dvouvstupé hradlo NOR
74HC08 4x dvouvstupé hradlo AND 74HC32 4x dvouvstupé hradlo OR 74HC86 4x dvouvstupé hradlo ExOR 1.3.3.2 TECHNOLOGIE CMOS Logické obvody CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon). Tyto logické obvody nevyužívají bipolární tranzistory, ale unipolární tranzistory řízené elektrickým polem. Jsou o něco pomalejší než bipolární tranzistory, jež jsou velmi náchylné na statickou elektřinu. Vnitřní zapojení obvodů CMOS a TTL není shodné! Obvody technologie CMOS používají napájecí napětí od 3V- 18V. HC (High speed CMOS) - napájení 5V, rychlost srovnatelná s řadou LS, nízká spotřeba a velmi dobré dynamické vlastnosti. HCT (High speed CMOS - TTL compatible) - logické úrovně stejné jako standardní TTL.
1.3.3.1.2 TYPY ČÍSLICOVÝCH IO TECHNOLOGIE CMOS CD4001 4x dvouvstupé hradlo NOR CD4011 4x dvouvstupé hradlo NAND CD4071 4x dvouvstupé hradlo OR
CD4081 4x dvouvstupé hradlo AND CD4077 4x dvouvstupé hradlo ExNOR CD4070 4x dvouvstupé hradlo ExOR
POUŽITÁ LITERATURA 1. http://cs.wikipedia.org/wiki/ttl 2. http://cs.wikipedia.org/wiki/cmos 3. http://www.datasheetcatalog.com