Cổng logic cơ bản

0
169

Cổng logic cơ bản hay các cổng logic kỹ thuật số là một mạch điện tử đưa ra các quyết định logic dựa trên sự kết hợp của các tín hiệu kỹ thuật số có trên các đầu vào của nó.

Cổng logic cơ bản có thể có nhiều hơn một đầu vào, ví dụ, đầu vào A, B, C, D, v.v., nhưng nói chung chỉ có một đầu ra kỹ thuật số, (Q). Các cổng logic riêng lẻ có thể được kết nối hoặc xếp tầng với nhau để tạo thành chức năng cổng logic với bất kỳ số lượng đầu vào mong muốn nào hoặc để tạo thành các mạch kiểu tổ hợp và tuần tự hoặc để tạo ra các chức năng cổng logic khác với các cổng tiêu chuẩn.

Các cổng logic cơ bản có sẵn trên thị trường có sẵn ở hai dạng hoặc họ cơ bản, TTL là viết tắt của Transistor-Transistor Logic chẳng hạn như dòng 7400 và CMOS là viết tắt của bổ sung Metal-Oxide-Silicon là dòng chip 4000. Ký hiệu TTL hoặc CMOS này đề cập đến công nghệ logic được sử dụng để sản xuất mạch tích hợp, (IC) hoặc “chip” như nó thường được gọi hơn.

 Cổng logic cơ bản
Cổng logic kỹ thuật số

Nói chung, vi mạch logic TTL sử dụng bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực loại NPN và PNP trong khi vi mạch logic CMOS sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường loại MOSFET bổ sung hoặc JFET cho cả mạch đầu vào và đầu ra của chúng.

Cũng như công nghệ TTL và CMOS, các cổng logic kỹ thuật số đơn giản cũng có thể được thực hiện bằng cách kết nối với nhau điốt, bóng bán dẫn và điện trở để tạo ra cổng logic RTL, Điện trở-Transistor, DTL, cổng logic Diode-Transistor hoặc cổng logic ECL, Emitter-Coupled nhưng hiện nay chúng ít phổ biến hơn so với dòng CMOS phổ biến.

Mạch tích hợp hoặc vi mạch như chúng được gọi phổ biến hơn, có thể được nhóm lại với nhau thành các họ theo số lượng bóng bán dẫn hoặc “cổng” mà chúng chứa. Ví dụ, một cổng AND đơn giản chỉ chứa một vài bóng bán dẫn riêng lẻ, giống như một bộ vi xử lý phức tạp hơn có thể chứa hàng nghìn cổng bóng bán dẫn riêng lẻ. Các mạch tích hợp được phân loại theo số lượng cổng logic hoặc độ phức tạp của các mạch trong một chip đơn lẻ với phân loại chung cho số lượng cổng riêng lẻ được đưa ra như:

Phân loại mạch tích hợp

  • Tích hợp quy mô nhỏ hoặc (SSI)  – Chứa tối đa 10 bóng bán dẫn hoặc một vài cổng trong một gói duy nhất như cổng VÀ, HOẶC, KHÔNG.
  • Tích hợp Quy mô Trung bình hoặc (MSI)  – từ 10 đến 100 bóng bán dẫn hoặc hàng chục cổng trong một gói duy nhất và thực hiện các hoạt động kỹ thuật số như bộ cộng, bộ giải mã, bộ đếm, flip-flop và bộ ghép kênh.
  • Tích hợp quy mô lớn hoặc (LSI)  – từ 100 đến 1.000 bóng bán dẫn hoặc hàng trăm cổng và thực hiện các hoạt động kỹ thuật số cụ thể như chip I / O, bộ nhớ, số học và logic.
  • Tích hợp quy mô rất lớn hoặc (VLSI)  – từ 1.000 đến 10.000 bóng bán dẫn hoặc hàng nghìn cổng và thực hiện các hoạt động tính toán như bộ xử lý, mảng bộ nhớ lớn và thiết bị logic có thể lập trình.
  • Tích hợp quy mô siêu lớn hoặc (SLSI)  – từ 10.000 đến 100.000 bóng bán dẫn trong một gói duy nhất và thực hiện các hoạt động tính toán như chip vi xử lý, bộ điều khiển vi mô, PIC cơ bản và máy tính.
  • Tích hợp quy mô cực lớn hoặc (ULSI)  – hơn 1 triệu bóng bán dẫn – các bóng bán dẫn lớn được sử dụng trong máy tính CPU, GPU, bộ xử lý video, bộ điều khiển vi mô, FPGA và PIC phức tạp.

Mặc dù phân loại ULSI “quy mô cực lớn” ít được sử dụng hơn, một mức độ tích hợp khác thể hiện sự phức tạp của Mạch tích hợp được gọi là System On Chip hoặc ( SOC ). Ở đây, các thành phần riêng lẻ như bộ vi xử lý, bộ nhớ, thiết bị ngoại vi, logic I / O, v.v., tất cả đều được sản xuất trên một bề mặt silicon duy nhất và đại diện cho toàn bộ hệ thống điện tử trong một con chip duy nhất, theo nghĩa đen là từ “tích hợp” vào mạch tích hợp .

Những con chip tích hợp hoàn chỉnh này có thể chứa tới 100 triệu cổng bóng bán dẫn silicon-CMOS riêng lẻ trong một chip duy nhất thường được sử dụng trong điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số, bộ điều khiển vi mô, PIC và các ứng dụng kiểu robot.

Định luật Moore

Năm 1965, Gordon Moore đồng sáng lập của tập đoàn Intel đã dự đoán rằng “Số lượng bóng bán dẫn và điện trở trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng” liên quan đến sự phát triển của công nghệ cổng bán dẫn. Khi Gordon Moore đưa ra nhận xét nổi tiếng của mình vào năm 1965, chỉ có khoảng 60 cổng bóng bán dẫn riêng lẻ trên một chip silicon duy nhất hoặc chết.

Bộ vi xử lý đầu tiên trên thế giới vào năm 1971 là Intel 4004 có bus dữ liệu 4 bit và chứa khoảng 2.300 bóng bán dẫn trên một chip duy nhất, hoạt động ở khoảng 600kHz. Hôm nay, Tập đoàn Intel đã đặt 1,2 tỷ cổng bóng bán dẫn riêng lẻ vào chip vi xử lý Sandy Bridge 64-bit Quad-core i7-2700K  hoạt động ở tần số gần 4GHz và số lượng bóng bán dẫn trên chip vẫn đang tăng lên, do bộ vi xử lý mới hơn nhanh hơn và các bộ vi điều khiển được phát triển.

Các trạng thái logic kỹ thuật số

Các cổng logic kỹ thuật số là khối xây dựng cơ bản mà từ đó tất cả các mạch điện tử kỹ thuật số và hệ thống vi xử lý dựa trên được xây dựng từ. Các cổng logic kỹ thuật số cơ bản thực hiện các phép toán logic AND , OR và NOT trên các số nhị phân.

Trong thiết kế logic kỹ thuật số, chỉ cho phép hai mức hoặc trạng thái điện áp và những trạng thái này thường được gọi là Logic “1” và Logic “0”, hoặc CAO và THẤP, hoặc TRUE và FALSE. Hai trạng thái này được biểu diễn trong Đại số Boolean và bảng trạng thái chuẩn bằng các chữ số nhị phân của “ 1 ” và “ 0 ” tương ứng.

Một ví dụ điển hình về trạng thái kỹ thuật số là một công tắc đèn đơn giản. Công tắc có thể “BẬT” hoặc “TẮT”, trạng thái này hoặc trạng thái khác, nhưng không phải cả hai cùng một lúc. Sau đó, chúng ta có thể tóm tắt mối quan hệ giữa các trạng thái kỹ thuật số khác nhau này như là:

Đại số Boolean Boolean Logic Trạng thái điện áp
Logic “1” ĐÚNG (T) CAO (H)
Logic “0” FALSE (F) THẤP (L)

Hầu hết các cổng logic kỹ thuật số và hệ thống logic kỹ thuật số sử dụng “Logic dương”, trong đó mức logic “0” hoặc “THẤP” được biểu thị bằng điện áp 0, 0v hoặc đất và mức logic “1” hoặc “CAO” được biểu thị bằng điện áp cao hơn chẳng hạn như +5 vôn, với việc chuyển đổi từ mức điện áp này sang mức điện áp khác, từ mức logic “0” sang “1” hoặc “1” đến “0” được thực hiện nhanh nhất có thể ngăn chặn bất kỳ hoạt động bị lỗi nào của mạch logic.

Cũng tồn tại một hệ thống “Logic âm” bổ sung trong đó các giá trị và quy tắc của logic “0” và logic “1” được đảo ngược nhưng trong phần hướng dẫn này về cổng logic kỹ thuật số, chúng ta sẽ chỉ đề cập đến quy ước logic dương như nó được sử dụng phổ biến nhất.

Trong IC TTL (bóng bán dẫn-logic) tiêu chuẩn có một dải điện áp được xác định trước cho các mức điện áp đầu vào và đầu ra, xác định chính xác mức logic “1” là gì và mức logic “0” là gì và chúng được hiển thị bên dưới .

Mức điện áp đầu vào và đầu ra TTL

 Cổng logic cơ bản

 

Có rất nhiều loại cổng logic trong cả lưỡng cực 7400 và CMOS 4000 cổng logic kỹ thuật số như 74Lxx, 74LSxx, 74ALSxx, 74HCxx, 74HCTxx, 74ACTxx, v.v., mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng biệt so với cai khac. Điện áp chuyển mạch chính xác cần thiết để tạo ra logic “0” hoặc logic “1” phụ thuộc vào nhóm hoặc họ logic cụ thể.

Tuy nhiên, khi sử dụng nguồn cung cấp +5 volt tiêu chuẩn, bất kỳ đầu vào điện áp TTL nào trong khoảng từ 2.0v đến 5v được coi là logic “1” hoặc “HIGH” trong khi bất kỳ đầu vào điện áp nào dưới 0.8v được công nhận là logic “0” hoặc “LOW ”. Vùng điện áp ở giữa hai mức điện áp này là đầu vào hoặc đầu ra được gọi là Vùng không xác định và hoạt động trong vùng này có thể khiến cổng logic tạo ra đầu ra sai.

Họ logic CMOS 4000 sử dụng các mức điện áp khác nhau so với các loại TTL vì chúng được thiết kế bằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường, hoặc FET. Trong công nghệ CMOS, mức logic “1” hoạt động trong khoảng từ 3,0 đến 18 volt và mức logic “0” là dưới 1,5 volt. Sau đó, bảng sau đây cho thấy sự khác biệt giữa các mức logic của cổng logic TTL và CMOS truyền thống.

Mức độ logic TTL và CMOS

Loại thiết bị Logic 0 Logic 1
TTL 0 đến 0,8v 2.0 đến 5v (V CC )
CMOS 0 đến 1.5v 3.0 đến 18v (V DD )
 

Sau đó, từ các quan sát trên, chúng ta có thể xác định cổng logic kỹ thuật số TTL lý tưởng là cổng có logic mức “THẤP” là “0” 0 vôn (mặt đất) và logic mức “CAO” “1” là +5 vôn và đây là có thể được chứng minh là:

Mức điện áp cổng logic kỹ thuật số TTL lý tưởng

 Cổng logic cơ bản

 

Khi đóng hoặc mở công tắc tạo ra mức logic “1” hoặc mức logic “0” với điện trở R được gọi là điện trở “kéo lên”.

Nhiễu trong Cổng logic cơ bản

Tuy nhiên, giữa các giá trị CAO và THẤP được xác định này nằm ở chỗ thường được gọi là “vùng không xác định” (vùng màu xanh lam ở trên) và nếu chúng ta áp dụng điện áp tín hiệu có giá trị trong vùng này, chúng ta không biết liệu cổng logic sẽ phản hồi nó ở mức “0” hoặc mức “1”, và đầu ra sẽ trở nên không thể đoán trước.

Nhiễu điện là tên gọi của một điện áp ngẫu nhiên và không mong muốn được gây ra trong các mạch điện tử do nhiễu bên ngoài, chẳng hạn như từ các công tắc gần đó, dao động nguồn điện hoặc từ dây dẫn và các vật dẫn khác thu bức xạ điện từ lạc. Sau đó, để một cổng logic không bị ảnh hưởng bởi nhiễu vào thì phải có một mức độ nhiễu nhất định hoặc khả năng chống nhiễu.

Khả năng miễn nhiễm nhiễu cổng logic kỹ thuật số

 Cổng logic cơ bản

 

Trong ví dụ trên, tín hiệu nhiễu được chồng lên điện áp nguồn Vcc và miễn là nó vẫn ở trên mức tối thiểu (V ON (min) ) thì đầu vào đầu ra tương ứng của cổng logic sẽ không bị ảnh hưởng. Nhưng khi mức nhiễu trở nên đủ lớn và tăng đột biến nhiễu làm cho mức điện áp CAO giảm xuống dưới mức tối thiểu này, cổng logic có thể hiểu mức tăng đột biến này là đầu vào mức THẤP và chuyển đầu ra tương ứng tạo ra chuyển mạch đầu ra sai. Sau đó, để cổng logic không bị ảnh hưởng bởi nhiễu, nó phải có khả năng chịu được một lượng nhiễu không mong muốn nhất định trên đầu vào của nó mà không thay đổi trạng thái của đầu ra.

Cổng logic cơ bản đơn giản

Các cổng logic kỹ thuật số đơn giản có thể được tạo ra bằng cách kết hợp các bóng bán dẫn, điốt và điện trở với một ví dụ đơn giản về cổng AND Diode-Điện trở Logic (DRL)  cổng NAND Diode-Transistor Logic (DTL) được đưa ra bên dưới.

Mạch điện trở diode Mạch Diode-Transistor
 Cổng logic cơ bản

 

Cổng AND 2 đầu vào

 Cổng logic cơ bản

 

Cổng NAND 2 đầu vào

Cổng AND 2 đầu vào Diode-Điện trở đơn giản có thể được chuyển đổi thành cổng NAND bằng cách bổ sung một giai đoạn đảo ngược bóng bán dẫn ( NOT ). Việc sử dụng các thành phần rời rạc như điốt, điện trở và bóng bán dẫn để tạo ra các mạch cổng logic kỹ thuật số không được sử dụng trong các vi mạch logic có sẵn trên thị trường thực tế vì các mạch này bị trễ lan truyền hoặc trễ cổng và cũng mất điện do các điện trở kéo lên.

Một nhược điểm khác của logic diode-điện trở là không có đặc trưng “Fan-out” là khả năng của một đầu ra duy nhất điều khiển nhiều đầu vào của các giai đoạn tiếp theo. Ngoài ra, kiểu thiết kế này không chuyển sang “TẮT” hoàn toàn vì Logic “0” tạo ra điện áp đầu ra 0,6v (sụt áp diode), vì vậy các thiết kế mạch TTL và CMOS sau đây được sử dụng thay thế.

Cổng logic TTL cơ bản – Cổng logic cơ bản

Cổng AND Diode-Resistor đơn giản ở trên sử dụng các điốt riêng biệt cho các đầu vào của nó, một cho mỗi đầu vào. Vì bóng bán dẫn lưỡng cực có hiệu quả là hai điểm nối diode được kết nối với nhau, đại diện cho thiết bị NPN (Âm-Dương-Cực) hoặc thiết bị PNP (Tích cực-Âm-Dương), các đi-ốt đầu vào của mạch logic đi-ốt-bán dẫn (DTL) có thể được thay thế bằng một bóng bán dẫn NPN duy nhất với nhiều đầu vào cực phát để tạo thành một loại mạch logic khác được gọi là mạch logic bóng bán dẫn hoặc TTL như hình vẽ.

 Cổng logic cơ bản

 

Cổng NAND 2 đầu vào

Mạch cổng NAND đơn giản này bao gồm một bóng bán dẫn đầu vào, TR 1 có hai (hoặc nhiều) cực phát và một mạch bóng bán dẫn chuyển mạch NPN đảo ngược một giai đoạn của TR 2 .

Khi một hoặc cả hai bộ phát của TR 1 đại diện cho đầu vào “A” và “B” được kết nối với mức logic “0” (LOW), dòng điện cơ bản của TR 1 đi qua điểm nối cơ sở / bộ phát của nó với đất (0V), TR 1 bão hòa và thiết bị đầu cuối thu của nó theo sau. Hành động này dẫn đến chân TR 2 được kết nối với đất (0V), do đó TR 2 là “TẮT” và đầu ra tại Q là CAO.

Với cả hai đầu vào “A” và “B” CAO ở mức logic “1”, bóng bán dẫn đầu vào TR 1 chuyển sang “TẮT”, chân đế của bóng bán dẫn chuyển mạch TR 2 trở nên CAO và chuyển sang “BẬT” do đó đầu ra tại Q là THẤP đến hành động chuyển đổi của bóng bán dẫn. Nhiều bộ phát của TR 1 được kết nối làm đầu vào do đó tạo ra chức năng cổng NAND.

 

Mạch logic ghép emitơ

Emitter Coupled Logic hay đơn giản là ECL, là một loại cổng logic kỹ thuật số khác sử dụng logic bóng bán dẫn lưỡng cực trong đó các bóng bán dẫn không hoạt động trong vùng bão hòa, như chúng đang sử dụng với cổng logic kỹ thuật số TTL tiêu chuẩn. Thay vào đó, các mạch đầu vào và đầu ra là các bóng bán dẫn được kết nối đẩy kéo với điện áp cung cấp âm so với mặt đất.

Điều này có tác dụng tăng tốc độ hoạt động của các cổng logic kết hợp bộ phát lên đến dải Gigahertz so với các loại TTL tiêu chuẩn, nhưng nhiễu có ảnh hưởng lớn hơn trong logic ECL, bởi vì các bóng bán dẫn không bão hòa hoạt động trong vùng hoạt động của chúng và khuếch đại như cũng như chuyển đổi tín hiệu.

Họ “74” của mạch tích hợp

Với những cải tiến trong thiết kế mạch để tính đến độ trễ lan truyền, mức tiêu thụ dòng điện, yêu cầu quạt vào và quạt ra, v.v., loại công nghệ bóng bán dẫn lưỡng cực TTL này tạo thành cơ sở của họ IC logic kỹ thuật số có tiền tố “74”, chẳng hạn như cổng NAND 2 đầu vào “7400” Quad hoặc cổng NOR 2 đầu vào “7402” , v.v.

Các họ con của vi mạch dòng 74xxx có sẵn liên quan đến các công nghệ khác nhau được sử dụng để chế tạo cổng và chúng được biểu thị bằng các chữ cái ở giữa ký hiệu 74 và số thiết bị. Có một số họ con TTL có sẵn cung cấp nhiều tốc độ chuyển mạch và mức tiêu thụ điện năng như cổng NAND 74 L 00 hoặc 74 ALS 00 , là chữ “L” của “TTL công suất thấp” và “ ALS ”là viết tắt của“ Advanced Low-Power Schottky TTL ”và chúng được liệt kê bên dưới.

  • • 74xx hoặc 74Nxx: TTL tiêu chuẩn  – Các thiết bị này là họ cổng logic TTL ban đầu được giới thiệu vào đầu những năm 70. Chúng có độ trễ lan truyền khoảng 10ns và công suất tiêu thụ khoảng 10mW. Dải điện áp cung cấp: 4,75 đến 5,25 vôn
  • • 74Lxx: TTL Công suất thấp  – Mức tiêu thụ điện được cải thiện hơn so với các loại tiêu chuẩn bằng cách tăng số lượng điện trở bên trong nhưng với cái giá là giảm tốc độ chuyển mạch. Dải điện áp cung cấp: 4,75 đến 5,25 vôn
  • • 74Hxx: TTL tốc độ cao  – Tốc độ chuyển mạch được cải thiện bằng cách giảm số lượng điện trở bên trong. Điều này cũng làm tăng điện năng tiêu thụ. Dải điện áp cung cấp: 4,75 đến 5,25 vôn
  • • 74Sxx: Schottky TTL  – Công nghệ Schottky được sử dụng để cải thiện trở kháng đầu vào, tốc độ chuyển mạch và công suất tiêu thụ (2mW) so với loại 74Lxx và 74Hxx. Dải điện áp cung cấp: 4,75 đến 5,25 vôn
  • • 74LSxx: Low Power Schottky TTL  – Giống như các loại 74Sxx nhưng được tăng điện trở bên trong để cải thiện mức tiêu thụ điện năng. Dải điện áp cung cấp: 4,75 đến 5,25 vôn
  • • 74ASxx: Schottky TTL nâng cao  – Thiết kế cải tiến hơn các loại 74Sxx Schottky được tối ưu hóa để tăng tốc độ chuyển mạch với mức tiêu thụ điện năng khoảng 22mW. Dải điện áp cung cấp: 4,5 đến 5,5 volt
  • • 74ALSxx: Advanced Low Power Schottky TTL  – Tiêu thụ điện năng thấp hơn khoảng 1mW và tốc độ chuyển mạch cao hơn 4nS so với các loại 74LSxx. Dải điện áp cung cấp: 4,5 đến 5,5 volt
  • • 74HCxx:  Công nghệ CMOS – CMOS tốc độ cao và các bóng bán dẫn để giảm tiêu thụ điện năng dưới 1uA với đầu vào tương thích CMOS. Dải điện áp cung cấp: 4,5 đến 5,5 volt
  • • 74HCTxx:  Công nghệ CMOS – CMOS tốc độ cao và các bóng bán dẫn để giảm tiêu thụ điện năng dưới 1uA nhưng đã tăng độ trễ lan truyền lên khoảng 16nS do các đầu vào tương thích TTL. Dải điện áp cung cấp: 4,5 đến 5,5 volt

Cổng logic cơ bản CMOS

Một trong những nhược điểm chính của dòng cổng logic kỹ thuật số TTL là các cổng logic dựa trên công nghệ logic bóng bán dẫn lưỡng cực và vì bóng bán dẫn là thiết bị hoạt động hiện tại, chúng tiêu thụ một lượng lớn điện năng từ nguồn điện +5 volt cố định.

Ngoài ra, cổng bóng bán dẫn lưỡng cực TTL có tốc độ hoạt động hạn chế khi chuyển từ trạng thái “TẮT” sang trạng thái “BẬT” và ngược lại được gọi là “cổng” hoặc “trễ lan truyền”. Để khắc phục những hạn chế này, các cổng logic bổ sung được gọi là “CMOS” ( C omplementary M etal O xide S emiconductor) sử dụng “Bóng bán dẫn hiệu ứng trường” hoặc FET đã được phát triển.

Vì các cổng này sử dụng cả MOSFET kênh P và kênh N làm thiết bị đầu vào của chúng, nên ở điều kiện tĩnh không có chuyển mạch, mức tiêu thụ điện của các cổng CMOS gần như bằng không, (1 đến 2μA) khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong pin năng lượng thấp và có tốc độ chuyển mạch lên đến 100MHz để sử dụng trong các mạch máy tính và định thời tần số cao.

 Cổng logic cơ bản

 

Cổng NAND 2 đầu vào

Ví dụ về cổng CMOS cơ bản này chứa ba MOSFET nâng cao thường-tắt kênh N, một cho mỗi đầu vào bao gồm FET 1 và FET 2 , và một MOSFET chuyển mạch bổ sung, FET 3 được phân cực liên tục “BẬT” qua cổng của nó.

Khi một hoặc cả hai đầu vào “A” và “B” được nối đất đến mức logic “0”, đầu vào tương ứng MOSFET, FET 1 hoặc FET 2 được chuyển sang “TẮT” tạo ra điều kiện đầu ra logic “1” (CAO) từ nguồn thiết bị đầu cuối của FET 3 .

Chỉ khi cả hai đầu vào “A” và “B” được giữ CAO ở mức logic “1”, thì dòng điện chạy qua MOSFET tương ứng mới chuyển nó sang “ON” tạo ra trạng thái đầu ra tại Q tương đương với mức logic “0” như cả hai MOSFETS , FET 1 và FET 2 đang tiến hành. Do đó tạo ra đại diện hành động chuyển mạch của một chức năng cổng NAND .

Những cải tiến trong thiết kế mạch liên quan đến tốc độ chuyển mạch, tiêu thụ điện năng thấp và cải thiện độ trễ lan truyền đã dẫn đến dòng IC logic CMOS 4000 “CD” tiêu chuẩn được phát triển để bổ sung cho dải TTL.

Cũng như các cổng logic kỹ thuật số TTL tiêu chuẩn, tất cả các cổng và thiết bị logic kỹ thuật số chính đều có sẵn trong gói CMOS như CD4011, cổng Quad 2 đầu vào NAND hoặc CD4001, cổng NOR 2 đầu vào Quad cùng với tất cả họ phụ của họ.

Giống như logic TTL, mạch MOS bổ sung (CMOS) tận dụng lợi thế của thực tế là cả thiết bị kênh N và kênh P có thể được chế tạo cùng nhau trên cùng một vật liệu nền để tạo thành các chức năng logic khác nhau.

Một trong những nhược điểm chính của dòng vi mạch CMOS so với các loại TTL tương đương của chúng là chúng dễ bị hỏng do tĩnh điện. Cũng không giống như cổng logic TTL hoạt động trên điện áp + 5V đơn cho cả mức đầu vào và đầu ra của chúng, cổng logic kỹ thuật số CMOS hoạt động trên một điện áp cung cấp duy nhất từ ​​+3 đến +18 volt.

Các họ con CMOS phổ biến bao gồm:

• Dòng 4000B: CMOS tiêu chuẩn  – Các thiết bị này là dòng cổng logic CMOS có đệm ban đầu được giới thiệu vào đầu những năm 70 và hoạt động từ điện áp cung cấp từ 3.0 đến 18v dc

• Dòng 74C: 5v CMOS  – Các thiết bị này tương thích với chân cắm với các thiết bị TTL 5v tiêu chuẩn vì chuyển mạch logic của chúng được thực hiện trong CMOS nhưng với đầu vào tương thích TTL. Chúng hoạt động từ điện áp cung cấp 3.0 đến 18v dc

Lưu ý rằng thiết bị và cổng logic CMOS nhạy cảm với tĩnh điện, vì vậy hãy luôn thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp khi làm việc trên thảm chống tĩnh điện hoặc bàn làm việc được nối đất, đeo dây đeo tay chống tĩnh điện và không tháo một bộ phận khỏi bao bì chống tĩnh điện cho đến khi được yêu cầu.

Trong hướng dẫn tiếp theo về Cổng logic cơ bản , chúng ta sẽ xem xét chức năng Cổng Logic kỹ thuật số AND được sử dụng trong cả mạch logic TTL và CMOS cũng như các bảng chân trị và định nghĩa Đại số Boolean của nó.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here