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Logikbausteine
1. Die grundlegenden Technologien
Abgesehen von speziellen Sonderformen gibt es drei verbreiteten Logik-Typen zu unterscheiden.
- Transistor–Transistor–Logik (TTL) aus Bipolar-Transistoren
- CMOS–Logik aus MOSFETs
- BiCMOS-Technologien aus Bipolar-Transistoren und MOSFETs
2. Pinbezeichnungen
Kürzel | Bedeutung |
---|---|
Vcc | Betriebsspannung |
Vdd | dasselbe wie Vcc, manchmal auch für eine andere Spannung neben den 5V (z.B. 3,3V) |
Vee | negative Betriebsspannung, wenn nicht benötigt (z.B. bei 405x Analogschalter): Mit Vss verbinden |
Vss | Negative Betriebsspannung oder Masse |
IOH | Maximaler Ausgangstrom im HI-Zustand |
IOL | Maximaler Ausgangstrom im LO-Zustand |
IIH | Eingangsstrom im HI-Zustand |
IIL | Eingangsstrom im LO-Zustand |
Pvs | Statische Verlustleistung pro Gatter [W] |
Pvd | Dynamische Verlustleistung pro Gatter [W/Hz], abhängig von der Taktfrequenz |
Tp | Typische Verzögerungszeit pro Gatter |
3. TTL-Logik
TTL steht fuer Transistor-Transitor-Logik. Die Gatter sind aus bipolaren Transistoren aufgebaut. Ein erheblicher Vorteil der TTL ist immernoch die niedrige Verzögerungszeit (eng. prpagation delay).
Die Versorgungspannung für die TTL liegt grundsaetzlich bei 5 V.
Ausgangsspannungsbereiche für die Zustände HI und LO:
- LO: 0 V - 0,4 V
- HI: 2,4 V - 5 V
- LO: 0 V - 0,8 V
- HI: 2 V- 5 V
TTL-Technologie | Bezeichnung | Tp | Pvs | IOH | IOL | IIH | IIL | Bemerkungen |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Standrard-TTL | 74... | 10 ns | 10 mW | 400 | 16000 | 40 | 1600 | |
Schottky-TTL | 74S... | 3,5 ns | 20 mW | 1000 | 20000 | 50 | 2000 | Preisünstig |
Advanced–Schottky–TTL | 74AS... | 1,5 ns | 10-22 mW | Weiterentwicklung von S-TTL. Derzeit die schnellste TTL-Logik | ||||
Fast TTL | 74F... | 2,3 ns | 4 mW | 24000 | 24000 | |||
Low-Power-TTL | 74L... | 33 n | 1 mW | 200 | 3600 | 10 | 180 | |
Low-Power-Schottky-TTL | 74LS... | 9,5 ns | 2 mW | 400 | 8000 | 20 | 400 | |
Advanced–Low–Power-Schottky–TTL | 74ALS... | 4,5 ns | 1,2 mW | 8000 | 8000 | Weiterentwicklung von LS-TTL |
4. CMOS-Logik
S. 426 [1]
Ausgangspannungsbereiche für die Zustände HI und LO:
- LO: 0 V - 0,5 V
- HI: 4,44 V - 5 V
- LO: 0 V - 1,5 V
- HI: 3,5 - 5 V
Die Randbedingung für die obige Tabelle ist eine Betriebsspannung von 5 V. Wir der CMOS-Baustein mit mehr als 5 V betrieben gelten andere Spannungsgrenzen.
Achtung! Für die TTL-kompatiblen CMOS-Logikbausteine gelten die TTL-Spannungsgrenzen.
Niedrige statische Verlustleistung. Die statische Verlustleistung ist die Leistungsaufnahme des Bausteins, wenn keine Pegeländerungen erfolgen.
Dynamische Verlustleistung bei CMOS
ist die Die Verlustleistung ist abhängig von der Taktfrequenz
Mit der Betriebspannung steigt die dynamische Verlustleistung quadratisch an
CMOS-Technologie | Bezeichnung | Tp | Pvs | Pvd | IOH | IOL | IIH | IIL | Bemerkungen | Versorgungsspannung |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CMOS | CD4... | 90 ns | 1 µW | 0,3 µW/kHz | 440 | 440 | Die erste CMOS-Logikbaureihe aus dem Jahre 1968,nicht gepuffert, mit zunehmender Betriebsspannung sinkt die Verzögerungszeit | 3V...16V | ||
LOCMOS | HEF4...B | 40 ns | 1 µW | 0,3 µW/kHz | Philips CMOS, gepuffert mit zusätzlichen Inverternn am Ausgang, mit zunehmender Betriebsspannung sinkt die Verzögerungszeit | |||||
High-Speed-CMOS | 74HC... | 23 ns | 2,5 µW | 0,5 µW/kHz | 5000 | 5000 | 2V...5,5V | |||
High-speed CMOS (TTL-kompatibel) | 74HCT... | 23 ns | 2,5 µW | 0,5 µW/kHz | 5000 | 5000 | Voll TTL-kompatibel in den Pegeln und PIN-Belegung | 4,5V..5,5V | ||
Advanced high-speed CMOS | 74AHC... | 6,5 ns | 2V...6V | |||||||
Advanced high-speed CMOS (TTL-kompatibel) | 74AHCT... | 6,5 ns | Voll TTL-kompatibel in den Pegel und PIN-Belegung | 4,5V..5,5V | ||||||
Advanced-CMOS | 74AC... | 4,4 ns | 2,5 µW | 0,8 µW/kHz | 24000 | 24000 | 2V...6V | |||
Advanced CMOS (TTL-kompatibel) | 74ACT... | 4,4 ns | 2,5 µW | 0,8 µW/kHz | 24000 | 24000 | Voll TTL-kompatibel in den Pegel und PIN-Belegung | 4,5V..5,5V |
5. Temperaturbereiche
Einsatzbereich | Temperaturbereich | Präfix |
---|---|---|
millitärisch | -55 bis +125 °C | 54... |
kommerziell | 0 bis +70 °C | 74... |
-25 bis +85 °C | 84.... |
6.
- TTL 5V
- CMOS 5V
- LVTTL 3,3V
- CMOS 2,5V
- CMOS 1,8V
http://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel
Siehe auch • •