Logic chips. Bahagi 1

Panimulang artikulo tungkol sa mga logic chips. Inilarawan ang mga sistema ng numero at ang kinatawan ng isang binary number gamit ang mga de-koryenteng signal.

Ang modernong digital integrated circuit ay isang maliit na elektronikong yunit, ang pabahay kung saan naglalaman ng aktibo at passive na mga elemento na konektado sa isang tiyak na pattern. Ito ang mga transistor, diode, resistor at capacitor.

Ang bilang ng mga elemento sa mga modernong microcircuits ay maaaring umabot ng ilang daang libo at kahit milyon-milyong mga elemento. Tandaan mo lang microprocessors, microcontroller, memory chips.

Upang ilista lamang ang lahat ng mga modernong microcircuits, hindi mo kakailanganin ang isang artikulo, ngunit isang buong halip makapal na libro. Sa artikulong ito, isasaalang-alang namin ang mga microcircuits ng maliit at katamtamang antas ng pagsasama, pangunahin simpleng mga elemento ng logic.

Mga dalawampung taon na ang nakalilipas Pinagsamang Circuits (LSI)Bilang isang patakaran, isinagawa nila ang pag-andar na naka-embed sa kanila sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura. Sa isang microcircuit isang micro calculator, maaaring itago ang isang orasan o isang node ng isang elektronikong computer (computer).

Kasalukuyang laganap lahat ng uri ng mga microcontroller: kahit na isang simpleng aparato tulad ng Ginawa na gawa sa Pasko ng China walang iba kundi isang program na microcontroller.

Ang mga elektronikong orasan, timer ng sambahayan, iba't ibang mga laruan sa pakikipag-usap at pag-awit ay nakuha din sa pamamagitan ng pagprograma ng kaukulang microcontroller. O, tulad ng naririnig ngayon ng lahat, isang kumikislap.

Sa madaling salita hindi naka-program na controller Ito ang disc kung saan makuha ang aparato na may mga katangian na kinakailangan para sa nag-develop. At, sa kabila ng gayong unibersidad, ang mga signal ng input at output ng microcontroller ay pareho sa digital na microcircuits ng maliit at katamtamang antas ng pagsasama. Samakatuwid, nang walang kaalaman tungkol sa mga ito ay hindi na ginagamit at nakalimutan na mga elemento, walang simpleng paraan.

Sa puso ng trabaho mga digital na circuit namamalagi ng isang binary number system. Pinapamahalaan din nito ang pagpapatakbo ng mga modernong personal na computer at lahat ng mga sistema ng computing at komunikasyon.

Sa pang-araw-araw na buhay, ginagamit namin ang sistemang perpektong numero na naglalaman ng sampung numero 0 ... 9. Ang ganitong sistema ay nangyari dahil ang bawat tao ay may sampung daliri sa kanyang mga kamay. Ang ilang mga tao sa Hilaga ay nagbilang ng dalawampu't, at ang bilang dalawampu ay tinawag na "buong tao."

Ang sampu ay hindi na isang digit, ngunit isang numero na binubuo ng isang sampung at zero na yunit: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. Sa eksaktong parehong paraan, ang bilang 640 ay maglalaman ng anim na daang + apat na sampu + zero na mga yunit, o sa anyo ng mga numero 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Ang ganitong sistema ay tinatawag na isang perpektong posisyon, i.e. ang bigat ng paglabas ay nakasalalay sa posisyon nito sa bilang. Madaling mapansin na ang mga ito ay magiging mga yunit, sampu, daan-daang, libo, libu-libo, daan-daang libo at iba pa.

Sa isang binary system, ang isang numero ay nakuha nang eksakto sa parehong paraan, ngunit hindi sampu, ngunit dalawa at antas nito ay ginagamit bilang batayan. Iyon ay, hindi 1, 10, 100, 1000, 10000 at iba pa, ngunit ang 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Ang bawat kasunod na numero ay nakuha sa pamamagitan ng pagpaparami ng nakaraang isa sa pamamagitan ng base ng system (sa kasong ito, sa pamamagitan ng 2). i.e. pagtataas ng nauna sa susunod na degree. Para sa sistema ng desimal, ang bawat nakaraang bilang ay pinarami ng sampung, dahil ang base ng sistema ng numero ay sampu.

Gamit ang isang walong-bit na numero ng binary, (tinatawag ang byte sa teknolohiya ng computer) posible na kumatawan sa mga numero ng desimal sa saklaw 0 ... 255, o sa binary form 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

Ang bilang na 640 na nabanggit sa itaas ay tumutugma sa pagpasok 640 = 10 1000 0000 (b) o, tulad ng sa nakaraang halimbawa

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

(b) sa dulo ng tala ay nagpapahiwatig na ang bilang ay binary.Ang pinakamadaling paraan upang mapatunayan ang tama ng entry na ito ay kasama ang Windows calculator. Ang form na ito ng impormasyon ng pag-encode ay naging napaka-maginhawa para sa mga computer, dahil madali itong makilala ang zero mula sa isa bilang isang saradong contact mula sa isang bukas na contact o isang nasusunog na lampara mula sa isang napatay.

Kung ang impormasyon sa binary ay ipinadala gamit ang mga signal ng elektrikal, pagkatapos lamang ang dalawang antas ng boltahe ay kinakailangan. Bilang isang patakaran, ito ay mas positibo (mataas), at hindi gaanong positibo o kahit na negatibo (zero).

Kadalasan, ang isang mataas na antas ng boltahe ay itinuturing na isang lohikal na yunit, at ang isang mababang antas ng boltahe ay itinuturing na isang lohikal na zero. Pagkatapos ay sinabi nila na nakikipag-ugnayan kami sa positibong lohika.

Bilang karagdagan, mayroon ding negatibong lohika: ang isang mataas na antas ng boltahe ay isang lohikal na 0, at ang isang mababang antas ay isang lohikal na yunit. Sa artikulong ito isasaalang-alang lamang ang positibong lohika.

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang at tanyag sa oras na kabilang sa mga radio amateurs ay microcircuits ng K155 series. Para sa kanila, ang logic zero boltahe ay nasa antas ng 0 ... 0.4V, at ang lohikal na yunit ay 2.4 ... 5.0V. Ito ay sa kabila ng katotohanan na ang rate ng supply ng boltahe para sa seryeng ito ay 5V na may isang pagpapaubaya ng + - sampung porsyento.

Para sa iba pang mga serye ng mga microcircuits na may iba't ibang boltahe ng supply, ang mga bilang na ito, siyempre, magkakaiba, ngunit sa loob ng parehong serye, hindi nagbabago. Masidhi nating masasabi na ang boltahe ng isang lohikal na yunit sa karamihan ng mga serye ng mga microcircuits ay mula sa kalahati ng boltahe ng supply hanggang sa buong boltahe ng supply.

Halimbawa, para sa K561 series microcircuits na may isang supply ng boltahe ng + 15V, ang lohikal na boltahe ng yunit ay nasa hanay + 7.5 ... 15V. Ang serye ng K561 ay pinapatakbo ng isang supply boltahe sa loob ng 3 ... 15V. Sa kasong ito, ang boltahe ng yunit ng lohikal ay nasa loob ng mga limitasyon na ipinahiwatig sa itaas.

Isasaalang-alang namin ang paglalarawan ng mga lohikal na circuit na gumagamit ng serye ng K155 bilang pinakakaraniwan at hindi nangangailangan ng mga espesyal na pag-iingat sa panahon ng operasyon.

Ang serye ng mga chips na ito ay itinuturing na gumana nang kumpleto at naglalaman ng halos 100 mga item. Nangangahulugan ito na sa seryeng ito maaari mong ipatupad ang kahit na ang pinaka kumplikadong lohikal na pag-andar.

Sa susunod na artikulo makikilala natin ang operasyon at aparato ng mga digital na microcircuits. Sisimulan namin ang kakilala na ito sa mga elemento ng logic na nagpapatupad ng pinakasimpleng pag-andar. Boolean algebra (algebra ng lohika).

Boris Aladyshkin

Pagpapatuloy ng artikulo: Logic chips. Bahagi 2 

E-book -Gabay ng Baguhan sa AVR Microcontroller

Comments

[#1 Alexey]

Ito ay lumiliko na sa kasong ito, ang K561 at K155 serye ng mga chips ay naiiba lamang sa boltahe ng supply, ngunit ginagawa ba nito ang parehong pag-andar?