МИНИАТЮРНЫЕ СХЕМЫ

На страницах «М-К» все чаще появляются описания конструкций, в которых используются интегральные микросхемы. Производство этих новейших элементов настолько расширилось, что их повсеместное внедрение в бытовую аппаратуру и в разработки радиолюбителей сейчас уже никого не удивляет. Правда, до сих пор бытует мнение, будто «общение» с микросхемами доступно только опытным радиолюбителям. А между тем на микросхемах можно создавать и простые устройства, собрать которые нетрудно даже тем, кто делает только первые шаги в радиолюбительстве.

В предыдущих номерах мы познакомили вас с технологией производства микросхем. Сегодня читайте об их применении.

Разработка компонентов микроэлектроники прошла три этапа. Сейчас все микросхемы делят на два больших класса: логические и линейно-импульсные. Кроме того, в каждом классе существует большое разнообразие серий. Технические характеристики вновь выпускаемых серий сопоставляются, худшие снимаются с производства.

Логические микросхемы применяются в ЭВМ, в устройствах дискретной электроники и автоматики (реле, генераторы прямоугольных импульсов, счетчики).

Сначала это были миниатюрные устройства, выполненные на базе резисторно-транзисторной логики (РТЛ). Основным, или, как его называют, «базовым», элементом микросхем этого класса является инвертор (рис. 1).

Рис. 1. Инвертор

Рис. 2. Логический элемент РТЛ.

Инвертировать — значит «переворачивать» фазу напряжения. Например, на входе инвертора низкое напряжение, а ка выходе высокое, и, наоборот, если на вход подано высокое напряжение, то на выходе оно должно быть низким. Иначе говоря, инвертор реализует логическую функцию КЕ, или «отрицание». Закрытому состоянию транзистора (высокое выходное напряжение) соответствует сигнал «1», а открытому (низкое выходное напряжение) — «О».

Наиболее характерными для РТЛ являются микросхемы серии К114 (рис. 2). Однако у них оказались существенные недостатки: малая помехозащищенность и небольшое быстродействие. Поэтому им на смену пришли микросхемы на основе диодно-транзисторной логики (ДТЛ). У них элемент, реализующий логическую функцию инвертирования (рис. 3), помимо ограничивающего резистора RCM, имеет еще и диоды Д1, Д2, ДЗ. Когда на входе напряжение отсутствует, ток через цепочку Rсм, Д3 отпирает транзистор Т1. На выходе в этом случае будет небольшое напряжение, соответствующее логическому нулю. Если же на вход подать сигнал, ток потечет через RсМ и Д1 либо Д2. Транзистор в этом случае будет закрыт, и высокое напряжение на его выходе соответствует логической «1».

Если нужен хостинг 1с рекомендуем. Подробности по ссылке.

Быстродействие этих элементов оказалось значительно выше, чем у РТЛ. Возросла также и помехоустойчивость. Но наличие двух источников питания — недостаток ДТЛ.

Одна из последних разработок — микросхемы, реализующие транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ). Входным элементом у них является многоэмиттерный транзистор (рис. 4). Количество эмиттеров определяет логические возможности каждой микросхемы. Принцип работы этих устройств во многом аналогичен работе элементов с ДТЛ. Ток через ограничивающий резистор RCM проходит участок база — коллектор Т1 и отпирает транзистор Т2. Это происходит, когда на всех входах присутствуют сигналы «1». Если же подать «О», на коллекторе Т1 будет низкий потенциал, отличающийся от входного на величину около 0,2 В. Транзистор Т2 запирается, и на выходе появится «1».

Рис. 3. Логический элемент ДТЛ.

Рис. 4. Логический элемент ТТЛ.

Такие микросхемы (они представлены сериями К133 и К155) получили широкое распространение благодаря высокому быстродействию и возможности работать от одного источника питания. Но помехозащищенность у них оказалась немного ниже, чем у элементов с ДТЛ.

В настоящее время разработаны и выпускаются интегральные микросхемы серий К147 и К172. Они предназначены для ЦВМ и устройств дискретной автоматики. Основные элементы этих микросхем — полевые транзисторы с изолированными затворами (см. «М-К», № 3 за 1975 год), или, иначе, транзисторы с МОП-структурой (металл — окисел-полупроводник) и МДП-структурой (металл — диэлектрик — полупроводник). Микроэлементы серий К147 и К172 (в каждой из них до 20 микросхем с различными логическими возможностями) отличаются высоким быстродействием и экономичностью.

В состав некоторых дискретных микросхем, например К217, включаются транзисторные матрицы. Они содержат четыре транзистора, которые можно использовать как обычные для постройки приемников, усилителей и т. д.

Ю. ЕРОХИН, инженер