Digitale Mikroschaltungen. Arten von Logik, Fälle. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Sagen wir zunächst Folgendes: Mikroschaltungen werden in zwei große Typen unterteilt: analoge und digitale. Analoge Mikroschaltungen arbeiten mit einem analogen Signal, digitale bzw. mit einem digitalen. Wir werden speziell über digitale Mikroschaltungen sprechen.

Genauer gesagt werden wir nicht einmal über Mikroschaltungen sprechen, sondern über Elemente der digitalen Technologie, die in der Mikroschaltung „versteckt“ werden können.

Was sind diese Elemente?

Einige Namen haben Sie schon einmal gehört, andere vielleicht noch nicht. Aber glauben Sie mir, diese Namen können in jeder Kulturgesellschaft laut ausgesprochen werden – das sind absolut anständige Worte. Also, eine grobe Liste dessen, was wir studieren werden:

• Auslöser
• Zähler
• Encoder
• Decoder
• Multiplexer
• Komparatoren
• RAM
• ROM

Alle digitalen Schaltkreise arbeiten mit digitalen Signalen. Was ist das?

Digitale Signale - Dies sind Signale, die zwei stabile Pegel haben – den Pegel der logischen Null und den Pegel der logischen Eins. Bei Mikroschaltungen, die mit unterschiedlichen Technologien hergestellt wurden, können sich die logischen Ebenen voneinander unterscheiden.

Die beiden am weitesten verbreiteten Technologien sind TTL und CMOS.

TTL - Transistor-Transistor-Logik;

CMOS - Komplementärer Metalloxid-Halbleiter.

Bei TTL beträgt der Nullpegel 0,4 V, der Einspegel 2,4 V.

Bei der CMOS-Logik liegt der Nullpegel sehr nahe bei Null Volt, der Einspegel entspricht ungefähr der Versorgungsspannung.

In jedem Fall eins – wenn die Spannung hoch ist, Null – wenn die Spannung niedrig ist.

ABER! Eine Nullspannung am Ausgang der Mikroschaltung bedeutet nicht, dass der Ausgang „in der Luft hängt“. Tatsächlich wird es einfach an ein gemeinsames Kabel angeschlossen. Daher ist es nicht möglich, mehrere logische Schlussfolgerungen direkt zu verbinden: Wenn sie unterschiedliche Ebenen haben, kommt es zu einem Kurzschluss.

Neben Unterschieden in den Signalpegeln unterscheiden sich Logiktypen auch hinsichtlich Stromverbrauch, Geschwindigkeit (Grenzfrequenz), Belastbarkeit usw.

Die Art der Logik lässt sich am Namen des Chips erkennen. Genauer gesagt - durch die Anfangsbuchstaben des Namens, die angeben, zu welcher Serie die Mikroschaltung gehört. Innerhalb jeder Serie können Mikroschaltungen mit nur einer Technologie hergestellt werden. Um Ihnen die Navigation zu erleichtern, finden Sie hier eine kleine Übersichtstabelle:

Am gebräuchlichsten sind heute die folgenden Serien (und ihre importierten Gegenstücke):

• TTLSh - K555, K1533
• CMOS - KR561, KR1554, KR1564
• ESL-K1500

Es wird empfohlen, digitale Schaltungen mit Mikroschaltungen nur eines Logiktyps aufzubauen. Dies ist genau auf Unterschiede in den logischen Pegeln digitaler Signale zurückzuführen.

Die Art der Logik wird hauptsächlich aufgrund der folgenden Überlegungen ausgewählt:

- Geschwindigkeit (Arbeitsfrequenz)

- Energieverbrauch

- Preis

Es gibt jedoch Situationen, in denen ein Typ nicht ausreicht. Beispielsweise sollte eine Einheit eine niedrige Leistung und die andere eine hohe Geschwindigkeit haben. Chips mit CMOS-Technologie haben einen geringen Verbrauch. ESL hat eine hohe Geschwindigkeit.

In diesem Fall müssen Sie Pegelwandler installieren.

Einige Typen werden zwar normalerweise ohne Konverter verbunden. Beispielsweise kann ein Signal vom Ausgang einer CMOS-Mikroschaltung an den Eingang einer TTL-Mikroschaltung angelegt werden (vorausgesetzt, dass ihre Versorgungsspannungen gleich sind). Es wird jedoch nicht empfohlen, ein Signal in die entgegengesetzte Richtung, also von TTL nach CMOS, zu senden.

Chips sind in verschiedenen Verpackungen erhältlich. Die häufigsten Rumpftypen sind:

DIP

(Dual-in-Line-Paket)

Die übliche „Kakerlake“. Wir stecken die Beine in die Löcher auf der Platine – und löten sie.

Die Beine im Gehäuse können 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 oder 56 sein.

Der Abstand zwischen den Leitungen (Pitch) beträgt 2,5 mm (inländischer Standard) bzw. 2,54 mm (bürgerlicher Standard).

Bleibreite ca. 0,5 mm

Die Pin-Nummerierung finden Sie in der Abbildung (Draufsicht). Um die Position des ersten Beins zu bestimmen, müssen Sie den „Schlüssel“ am Körper finden.

SOIC

(Kleine Umriss-Integralschaltung)

Planare Mikroschaltung – das heißt, die Beine sind auf derselben Seite der Platine angelötet, auf der sich das Gehäuse befindet. Gleichzeitig liegt die Mikroschaltung bauchig auf der Platine.

Die Anzahl der Beine und deren Nummerierung sind die gleichen wie bei DIP.

Der Stiftabstand beträgt 1,25 mm (Inland) bzw. 1,27 mm (Bourgeois).

Stiftbreite - 0,33...0,51

PLCC

(J-bedrahteter Chipträger aus Kunststoff)

Quadratisches (selten rechteckiges) Gehäuse. Die Beine befinden sich auf allen vier Seiten und haben eine J-Form (die Enden der Beine sind unter dem Bauch gebogen).

Mikroschaltungen werden entweder direkt auf die Platine gelötet (planar) oder in den Sockel gesteckt. Letzteres ist vorzuziehen.

Anzahl der Beine - 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.

Beinabstand - 1,27 mm

Stiftbreite - 0,66...0,82

Pin-Nummerierung – das erste Bein in der Nähe des Schlüssels, die Nummer wird gegen den Uhrzeigersinn erhöht:

TQFP

(Dünnes Quad-Flat-Paket)

Irgendwas zwischen SOIC und PLCC.

Das quadratische Gehäuse ist ca. 1mm dick, die Anschlüsse befinden sich auf allen Seiten.

Die Anzahl der Beine beträgt 32 bis 144.

Abstand - 0,8 mm

Ausgabebreite - 0,3 ... 0,45 mm

Nummerierung – von der abgeschrägten Ecke (oben links) gegen den Uhrzeigersinn.

Also im Allgemeinen die Situation mit den Rümpfen. Ich hoffe, dass Ihnen die Navigation in unzähligen modernen Mikroschaltungen jetzt etwas leichter fällt und Sie nicht durch den Satz des Verkäufers wie: „Diese Mikroschaltung gibt es nur im SPS-Gehäuse“ in Benommenheit getrieben werden ...