Logikkbrikker. Del 1

Innledende artikkel om logikkbrikker. Beskriver tallsystemer og representasjonen av et binært tall ved bruk av elektriske signaler.

Den moderne digitale integrerte kretsen er en elektronisk miniatyrenhet, hvor huset inneholder aktive og passive elementer koblet i et visst mønster. Dette er transistorer, dioder, motstander og kondensatorer.

Antall elementer i moderne mikrokretser kan nå flere hundre tusen og til og med millioner av elementer. Bare husk mikroprosessorer, mikrokontrollere, minnebrikker.

For å ganske enkelt liste opp alle moderne mikrokretser, trenger du ikke en artikkel, men en hel ganske tykk bok. I denne artikkelen vil vi vurdere mikrokretser av liten og middels grad av integrasjon, hovedsakelig enkle logiske elementer.

For omtrent tjue år siden Integrerte kretser (LSI)Som regel utførte de funksjonen innebygd i dem under produksjonsprosessen. I en mikrokrets kunne en mikroberegner, en klokke eller en node til en elektronisk datamaskin (datamaskin) være skjult.

For tiden utbredt alle typer mikrokontrollere: til og med en så enkel enhet som Kinesisk-laget julekrans det er ingenting annet enn en programmert mikrokontroller.

Elektroniske klokker, husholdningstimere, forskjellige snakke- og sangleker fås også ved å programmere den tilsvarende mikrokontrolleren. Eller, som alle hører nå, en blinking.

Med andre ord ikke programmert kontroller Dette er platen som enheten med egenskapene som er nødvendig for utvikleren vil bli hentet fra. Og til tross for slik universalitet, er inngangs- og utgangssignalene til mikrokontrolleren de samme som de digitale mikrokretsene med liten og middels integrasjonsgrad. Derfor, uten kunnskap om disse allerede foreldede og glemme elementene, er det rett og slett ingen vei å gå.

Innerst i arbeidet digitale kretsløp ligger et binært tallsystem. Det ligger også til grunn for driften av moderne personlige datamaskiner og alle data- og kommunikasjonssystemer.

I hverdagen bruker vi desimaltallssystemet som inneholder ti sifre 0 ... 9. Et slikt system ble til fordi hver person har ti fingre på hendene. Noen nordmenn teller opp til tjue, og tallet tjue ble kalt "hele mannen."

Ti er ikke lenger et siffer, men et tall bestående av en ti og null enheter: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. På nøyaktig samme måte vil tallet 640 inneholde seks hundre + fire titalls + null enheter, eller i form av tall 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Et slikt system kalles en desimalposisjonal, dvs. avlastningsvekten avhenger av dens plassering i tallet. Det er lett å legge merke til at dette vil være enheter, titalls, hundrevis, tusenvis, titusener, hundretusener og så videre.

I et binært system oppnås et tall på nøyaktig samme måte, men ikke ti, men to, og dets grad er lagt til grunn. Det vil si ikke 1, 10, 100, 1000, 10000 og så videre, men 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Hvert etterfølgende tall oppnås ved å multiplisere det forrige med basen av systemet (i dette tilfellet med 2), dvs. heve forrige til neste grad. For desimalsystemet multipliseres hvert forrige tall med ti, siden basen til tallsystemet er ti.

Ved å bruke et åtte-bit binært tall (byte kalles datateknologi) er det mulig å representere desimaltall i området 0 ... 255, eller i binær form 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

Nummeret 640 nevnt ovenfor vil tilsvare oppføringen 640 = 10 1000 0000 (b) eller, som i forrige eksempel

640=1*512+0*256+1*128+0*64+0*32+0*16+0*8+0*4+0*2+0*1.

(b) på slutten av posten indikerer at tallet er binært.Den enkleste måten å bekrefte korrektheten til denne oppføringen er med Windows-kalkulatoren. Denne formen for kodingsinformasjon viste seg å være veldig praktisk for datamaskiner, fordi å skille null fra en er så enkel som en lukket kontakt fra en åpen eller en brennende lampe fra en utdødd.

Hvis binær informasjon overføres ved hjelp av elektriske signaler, er det bare to spenningsnivåer som kreves. Som regel er det mer positivt (høyt), og mindre positivt eller til og med negativt (null).

Oftest anses en høyt nivå spenning å være en logisk enhet, og en lav nivå spenning anses som en logisk null. Da sier de at vi har å gjøre med positiv logikk.

I tillegg er det også negativ logikk: en høyt nivå spenning er en logisk 0, og et lavt nivå er en logisk enhet. I denne artikkelen vil vi bare vurdere positiv logikk.

En av de vanligste og mest populære på den tiden blant radioamatører var mikrokretser i K155-serien. For dem er den logiske nullspenningen på nivået 0 ... 0,4V, og den logiske enheten er 2,4 ... 5,0V. Dette til tross for at den nominelle forsyningsspenningen for denne serien er 5V med en toleranse på + - ti prosent.

For andre serier med mikrokretser som har en annen forsyningsspenning, er disse tallene selvfølgelig forskjellige, men innenfor samme serie, uendret. Grovt sett kan vi si at spenningen til en logisk enhet i de fleste serier av mikrokretsløp varierer fra halve forsyningsspenningen til full forsyningsspenning.

For eksempel for mikrokretser i K561-serien med en forsyningsspenning på + 15V, vil den logiske enhetsspenningen være i området + 7,5 ... 15V. K561-serien kan brukes med en forsyningsspenning innen 3 ... 15V. I dette tilfellet vil spenningen til den logiske enheten være innenfor grensene angitt ovenfor.

Vi vil vurdere beskrivelsen av logiske kretsløp ved bruk av K155-serien som den vanligste og trenger ikke spesielle forholdsregler under drift.

Denne serien med sjetonger anses som funksjonell komplett og inneholder omtrent 100 artikler. Dette betyr at du med denne serien kan implementere en hvilken som helst til og med den mest komplekse logiske funksjonen.

I den neste artikkelen vil vi bli kjent med driften og enheten til digitale mikrokretser. Vi begynner denne bekjentskapen med logiske elementer som implementerer de enkleste funksjonene. Boolsk algebra (algebra av logikk).

Boris Aladyshkin

Fortsettelse av artikkelen: Logikkbrikker. Del 2 

E-bok -Nybegynnerguide for AVR-mikrokontrollere

Comments

[#1 Alexey]

Det viser seg at i dette tilfellet skifter K561- og K155-brikkeserien bare i forsyningsspenningen, men utfører den den samme funksjonen?