Logiske chips. Del 1

Indledende artikel om logikchips. Beskriver nummersystemer og repræsentationen af ​​et binært tal ved hjælp af elektriske signaler.

Det moderne digitale integrerede kredsløb er en elektronisk miniatureenhed, hvis hus indeholder aktive og passive elementer forbundet i et bestemt mønster. Dette er transistorer, dioder, modstande og kondensatorer.

Antallet af elementer i moderne mikrokredsløb kan nå flere hundrede tusinde og endda millioner af elementer. Bare husk mikroprocessorer, mikrokontrollere, hukommelseschips.

For blot at liste alle moderne mikrokredsløb, behøver du ikke en artikel, men en hel temmelig tyk bog. I denne artikel overvejer vi hovedsageligt mikrokredsløb med lille og mellemstor integrationsgrad enkle logiske elementer.

For omkring tyve år siden Integrerede kredsløb (LSI)Som regel udførte de funktionen integreret i dem under fremstillingsprocessen. I en mikrokredsløb kunne en mikroberegner, et ur eller en knude på en elektronisk computer (computer) være skjult.

I øjeblikket udbredt alle slags mikrokontrollere: endda en sådan simpel enhed som Kinesisk-fremstillet jul krans der er intet andet end en programmeret mikrocontroller.

Elektroniske ure, husholdningstimere, forskellige tale- og sanglegetøj fås også ved programmering af den tilsvarende mikrocontroller. Eller som alle hører nu, en blinkende.

Med andre ord ikke programmeret controller Dette er den disk, hvorfra enheden med de nødvendige egenskaber for udvikleren hentes. Og på trods af en sådan universalitet er input- og udgangssignalerne til mikrokontrolleren de samme som de digitale mikrokredsløb med lille og mellemstor integrationsgrad. Uden viden om disse allerede forældede og glemsomme elementer er der simpelthen ingen vej at gå.

I hjertet af arbejdet digitale kredsløb ligger et binært talesystem. Det ligger også til grund for driften af ​​moderne personlige computere og alle computere og kommunikationssystemer.

I hverdagen bruger vi decimaltallssystemet, der indeholder ti cifre 0 ... 9. Et sådant system blev til, fordi hver person har ti fingre på hænderne. Nogle folkeslag i Norden tællede op til tyve, og tallet 20 kaldes "hele manden".

Ti er ikke længere et ciffer, men et tal bestående af en ti og nul enheder: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. På nøjagtig samme måde vil tallet 640 indeholde seks hundrede + fire tiende + nul enheder, eller i form af numre 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Et sådant system kaldes en decimal decimal, dvs. afladningens vægt afhænger af dens placering i antallet. Det er let at bemærke, at dette vil være enheder, tiere, hundreder, tusinder, titusinder, hundreder af tusinder og så videre.

I et binært system opnås et tal på nøjagtig samme måde, men ikke ti, men to, og dets grad bruges som basis. Det vil sige ikke 1, 10, 100, 1000, 10000 og så videre, men 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Hvert efterfølgende tal opnås ved at multiplicere det forrige med basens system (i dette tilfælde med 2), dvs. hæve den forrige til næste grad. For decimalsystemet ganges hvert forrige tal ganget med ti, da basissystemet for tallesystemet er ti.

Ved hjælp af et otte-bit binært tal (byte kaldes i computerteknologi) er det muligt at repræsentere decimaltal i området 0 ... 255 eller i binær form 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

Ovennævnte nummer 640 svarer til posten 640 = 10 1000 0000 (b) eller som i det foregående eksempel

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

(b) i slutningen af ​​posten angiver, at antallet er binært.Den nemmeste måde at kontrollere rigtigheden af ​​denne indgang er med Windows-lommeregneren. Denne form for kodningsinformation viste sig at være meget praktisk for computere, for at skelne mellem nul og en er så enkel som en lukket kontakt fra en åben eller en brændende lampe fra en uddød.

Hvis binær information transmitteres ved hjælp af elektriske signaler, kræves der kun to spændingsniveauer. Som regel er det mere positivt (højt) og mindre positivt eller endda negativt (nul).

Oftest betragtes en højt niveau spænding for at være en logisk enhed, og en lavniveau spænding - som en logisk nul. Så siger de, at vi har at gøre med positiv logik.

Derudover er der også negativ logik: en højspændingsspænding er en logisk 0, og et lavt niveau er en logisk enhed. I denne artikel overvejer vi kun positiv logik.

En af de mest almindelige og populære på det tidspunkt blandt radioamatører var mikrokredsløb i K155-serien. For dem er den logiske nulspænding på niveauet 0 ... 0,4 V, og den logiske enhed er 2,4 ... 5,0 V. Dette til trods for, at den nominelle forsyningsspænding for denne serie er 5V med en tolerance på + - ti procent.

For andre serier af mikrokredsløb, der har en anden forsyningsspænding, er disse tal naturligvis forskellige, men inden for den samme serie, uændrede. Groft sagt kan vi sige, at spændingen på en logisk enhed i de fleste serier af mikrokredsløb spænder fra halve forsyningsspændingen til den fulde forsyningsspænding.

For eksempel for mikrokredsløb i K561-serien med en forsyningsspænding på + 15V vil spændingen på en logisk enhed være i området + 7,5 ... 15V. K561-serien kan betjenes med en forsyningsspænding inden for 3 ... 15V. I dette tilfælde vil spændingen på den logiske enhed være inden for de ovenfor anførte grænser.

Vi vil betragte beskrivelsen af ​​logiske kredsløb, der bruger K155-serien, som den mest almindelige og kræver ikke særlige forholdsregler under drift.

Denne serie chips betragtes som funktionelt komplet og indeholder omkring 100 genstande. Det betyder, at du med denne serie kan implementere enhver endda den mest komplekse logiske funktion.

I den næste artikel vil vi blive bekendt med driften og enheden af ​​digitale mikrokredsløb. Vi begynder denne bekendtskab med logiske elementer, der implementerer de enkleste funktioner. Boolsk algebra (algebra af logik).

Boris Aladyshkin

Fortsættelse af artiklen: Logiske chips. Del 2 

E-bog -Begyndervejledning til AVR-mikrokontrollere

Comments

[#1 Alexey]

Det viser sig, at K561 og K155-chips i dette tilfælde kun adskiller sig i forsyningsspændingen, men udfører den den samme funktion?