Логические элементы и их классификация

Наиболее широкое применение цифровые ключи нашли в логических элементах.

Логические элементы (ЛЭ) предназначены для реализации логических функций и являются одним из наиболее распространенных типов цифровых устройств, имеющих как самостоятельное применение, так и входящих в состав более сложных схем, выполненных на их основе, например, триггеров, регистров, счетчиков, распределителей, сумматоров, дешифраторов. Как и все импульсные элементы, логические элементы делятся на потенциальные, импульсные и импульсно-потенциальные. Подавляющее распространение, особенно в интегральной микросхемотехнике, получили потенциальные ЛЭ, отличительным признаком которых является:

– наличие связи по постоянному току между входами и выходами микросхем;

– возможность быть управляемыми и управлять другими схемами с помощью сигналов как ограниченной, так и неограниченной длительности (импульсные и потенциальные сигналы).

В общем случае вышесказанное не исключает возможности применения в таких схемах реактивных компонентов, т.е. индуктивностей и емкостей. Последние, как правило, выполняют вспомогательные функции. Однако именно принципиальная возможность построения интегральных схем различной сложности без реактивных компонентов выгодно отличает этот класс схем от остальных, поскольку процесс их изготовления наилучшим образом соответствует возможностям микроэлектронной технологии.

Интегральные схемы (ИС) потенциального типа являются самыми распространенными микроэлектронными логическими схемами. Сложность выполняемых ими функций непрерывно возрастает. Сигналы на входах и выходах потенциальных ЛЭ представляют собой высокий или низкий уровень напряжения, которым ставят в соответствие логические 1 и 0. В зависимости от кодирования сигналов различают положительную и отрицательную логику.

При положительной логике высокому уровню напряжения соответствует логическая единица , при отрицательной логике – наоборот: (рис. 9.13).

Потенциальные ЛЭ входят в состав цифровых интегральных схем, которые выпускаются сериями. В состав каждой серии входят микросхемы, имеющие единое конструкторско-технологическое исполнение, но относящиеся к различным подгруппам и видам. В зависимости от технологии изготовления они делятся на полупроводниковые, пленочные и гибридные.

По принятой системе обозначение ИС состоит из пяти элементов.

ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ – идентификатор типа корпуса (одна буква).

Кодировка идентификаторов типа корпуса приведена ниже:

Р – пластмассовый корпус с вертикальным расположением выводов (ВРВ); М – керамический, металлокерамический или металлостеклянный корпус с ВРВ; Е – металлополимерный корпус с ВРВ; А – пластмассовый планарный корпус; И – металлокерамический планарный корпус; Б – бескорпусное исполнение ИС; Н – металлокерамический планарный микрокорпус; отсутствие обозначения – металлокерамический безвыводной микрокорпус.

Перед идентификатором типа корпуса может стоять буква К, обозначающая, что микросхема ориентирована на применение в аппаратуре коммерческого назначения или буква О – признак опытной партии ИС. Отсутствие букв К или О перед идентификатором – признак наличия приемки заказчика.

ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ – цифра, обозначающая группу ИС. Все выпускаемые отечественные ИС делятся по конструкторско-технологическому исполнению на три группы: 1, 5, 6, 7 – полупроводниковые; 2, 4, 8 – гибридные; 3 – прочие (пленочные, вакуумные, керамические и т.п.).

ТРЕТИЙ ЭЛЕМЕНТ – три или две цифры от 000 до 999 или от 00 до 99. Они обозначают порядковый номер серии микросхемы. Таким образом, первые цифры, образованные двумя элементами, определяют полный номер серии ИС.

ЧЕТВЕРТЫЙ ЭЛЕМЕНТ – две буквы. Первая буква соответствует подгруппе, а вторая – виду ИС. Так, в обозначении подгруппы логических элементов обязательно присутствует буква Л (подгруппа) и буква, обозначающая вид ИС по выполняемой логической функции. Например, логический элемент И обозначается как ЛИ, а элемент НЕ – как ЛН.

ПЯТЫЙ ЭЛЕМЕНТ – условный номер ИС по функциональному признаку в данной серии (одна – две цифры).

Функциональное назначение определяет тип ИС, согласно принятым в табл. 9.1 обозначениям.