Логички чипови. Део 1

Уводни чланак о логичким чиповима. Описује бројевне системе и представљање бинарног броја помоћу електричних сигнала.

Модерно дигитално интегрисано коло је минијатурна електронска јединица, у чијем кућишту су активни и пасивни елементи повезани у одређеном обрасцу. То су транзистори, диоде, отпорници и кондензатори.

Број елемената у модерним микровезама може досећи неколико стотина хиљада, па чак и милиона елемената. Само се сети микропроцесори, микроконтролери, меморијски чипови.

За једноставно набрајање свих модерних микро кругова требат ће вам не један чланак, већ цијела прилично дебела књига. У овом чланку ћемо углавном размотрити микро-склопове малог и средњег степена интеграције једноставни логички елементи.

Пре око двадесет година Интегрисани кругови (ЛСИ)По правилу су обављали функцију уграђену у њих током процеса производње. У једном микро кругу могу се сакрити микро калкулатор, сат или чвор електронског рачунара (рачунара).

Тренутно широко распрострањена све врсте микроконтролера: чак и такав једноставан уређај као Божићни вијенац од кинеске производње нема ништа осим програмираног микроконтролера.

Електронски сатови, тајмери ​​за домаћинство, разне играчке за разговор и певање такође се добијају програмирањем одговарајућег микроконтролера. Или, као што сада сви чују, трептај.

Другим речима не програмирани контролер Ово је диск са кога ће се добити уређај са својствима потребним за програмере. И упркос таквој универзалности, улазни и излазни сигнали микроконтролера су исти као и дигитални микро кругови малог и средњег степена интеграције. Стога, без знања о тим већ застарелим и заборавним елементима, једноставно нема начина.

У срцу рада дигитална кола лежи систем бинарног броја. Такође се налази у основи рада савремених личних рачунара и свих рачунарских и комуникационих система.

У свакодневном животу користимо систем децималних бројева који садржи десет цифара 0 ... 9. Такав систем је настао зато што свака особа има десет прстију на рукама. Неки народи са севера бројали су до двадесет, а број двадесет звао се „цео човек“.

Десет више није цифра, већ број који се састоји од једне десет и нулте јединице: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. На потпуно исти начин број 640 ће садржавати шест стотина + четири десетине + нула јединица, или у облику бројева 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Такав систем се назива децималним позицијом, тј. тежина пражњења зависи од његовог положаја у броју. Лако је приметити да ће то бити јединице, десетине, стотине, хиљаде, десетине хиљада, стотине хиљада и тако даље.

У бинарном систему број се добија на потпуно исти начин, али не десет, већ два и његов степен се користе као основа. То јест, не 1, 10, 100, 1000, 10000 и тако даље, већ 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Сваки наредни број добијемо множењем претходног са основом система (у овом случају са 2), тј. подизање претходног на следећи степен. За децимални систем се сваки претходни број множи са десет, јер је база бројачког броја десет.

Помоћу осмоструког бинарног броја (бајт се зове у рачунарској технологији) могуће је приказати децималне бројеве у распону 0 ... 255, или у бинарном облику 0000 0000 ... 1111 1111 (б).

Горе наведени број 640 одговарат ће уносу 640 = 10 1000 0000 (б) или, као у претходном примјеру

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

(б) на крају записа означава да је број бинарни.Најлакши начин да проверите тачност овог уноса је помоћу Виндовс калкулатора. Овај облик кодирања података показао се врло погодним за рачунаре, јер је разликовати нулу од једне тако је једноставно као и затворени контакт од отвореног или гориву лампу од изумрле.

Ако се бинарне информације преносе помоћу електричних сигнала, потребна су само два нивоа напона. У правилу је позитивније (високо), а мање позитивно или чак негативно (нула).

Најчешће се напон високог нивоа сматра логичком јединицом, а напон ниског нивоа логичком нултом. Онда кажу да се бавимо позитивном логиком.

Поред тога, постоји и негативна логика: напон високог нивоа је логички 0, а низак ниво логичка јединица. У овом ћемо чланку размотрити само позитивну логику.

Један од најчешћих и најпопуларнијих у то време међу радиоаматерима био је микро-склопови серије К155. За њих је напон логичког нула на нивоу од 0 ... 0,4 В, а логичка јединица 2,4 ... 5,0 В. Ово је упркос чињеници да је називни напон за ову серију 5В са толеранцијом од + - десет процената.

За остале серије микро кругова са различитим напоном напајања, ови бројеви су, наравно, различити, али унутар исте серије, непромењени. Отприлике можемо рећи да је напон логичке јединице у већини серија микро кругова у распону од половине напона напајања до пуног напона напајања.

На пример, за микро кругове серије К561 са напоном напајања од + 15В, напон логичке јединице биће у опсегу + 7,5 ... 15В. Серија К561 ради са напајањем од 3 ... 15В. У овом случају, напон логичке јединице биће у границама наведеним горе.

Ми ћемо размотрити опис логичких склопова који користе серију К155 као најчешће и не захтевају посебне мере предострожности при раду.

Ова серија чипова сматра се функционално потпуном и садржи око 100 предмета. То значи да помоћу ове серије можете имплементирати било коју, чак и најсложенију логичку функцију.

У следећем чланку упознаћемо се са радом и уређајем дигиталних микрострујних кола. Започет ћемо упознавањем логичких елемената који имплементирају најједноставније функције. Боолова алгебра (алгебра логике).

Борис Аладисхкин

Наставак чланка: Логички чипови. Део 2 

Е-књига -Водич за почетнике за АВР микроконтролере