Fabian Undi - Logik 1
LogikVon Fabian Undi
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Inhaltsverzeichnis
• Logikschaltungen
• Logikfamilien
• TTL & CMOS Unterfamilien
• Unterschiede TTL – CMOS
• Vor- und Nachteile
• Bausteine
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Logikschaltung
• Bausteine (z.B. AND-Gatter) in einfachen oder komplexen Schaltungen
• Für Ein- und Ausgänge diskrete Spannungspegel (H-/L-Pegel)
• Zwei Zustände digital
• Verschiedene Techniken (Familien)
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Logikfamilien
RTL – Resistor-Transistor-LogicWiderständen und bipolaren Transistoren
DCTL – Direct Coupled Transistor Logicdirekt miteinander gekoppelten bipolaren Transistoren
DRL – Dioden-Resistor-LogicDioden und Widerständen
DTL – Dioden-Transistor-LogicDioden und Transistoren
TTL – Transistor-Transistor-LogicBipolaren Transistoren
MOS – Metal Oxid SemiconductorMOS-FETs
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Unterfamilien TTL
Familie Bezeichnung Leistungsverbrauch Geschwindigkeit
L-TTL Low-Power gering langsam
TTL Standard mittel mäßig
S-TTL Schottky sehr hoch schnell
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Unterfamilien MOS
Familie Eigenschaften
PMOS• Langsam aber störsicher• benötigt große neg.
Betriebsspannung
NMOS• Signallaufzeiten wie bei TTL• Kompatibel mit TTL
CMOS• Leistungsbedarf niedrig• festlegbare Betriebsspannung
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Unterschiede TTL - CMOS
• Bipolare Transistoren• Betriebsspannung
5V ± 0.25V• Eingang
L-Pegel: 0V - 0.8VH-Pegel: 2V - 4.8V
• AusgangL-Pegel: < 0.4VH-Pegel: > 2.4V
• Selbstsperrende MOS-FETs• Betriebsspannung festlegbar
zwischen +3V bis +15V• Eingang
L-Pegel: 0 - 30% UB
H-Pegel: 70% - 100% UB
• AusgangL-Pegel: ~ 0VH-Pegel: ~ UB
TTL CMOS
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Vor- und Nachteile
- Ständiger Stromfluss
- hohe Verlustleistung
- Erwärmung
- Begrenzte Komplexität
+ Oft billiger
+ Unempfindlichkeit
+ Schnelligkeit
TTL
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Vor- und Nachteile
- Relativ große Schaltzeiten
- Empfindlich gegen statische Aufladung
- Empfindlich auf Eingangsspannungen über Versorgungsspannung oder unter 0V-Versorgungspotential
- Bei hohen Taktfrequenzen (> 5 MHz): hohe Verlustleistung
CMOS
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+ Keine Widerstände benötigt
+ Einfacherer Aufbau
+ Kein ständiger Stromfluss
+ Leistungsbedarf extrem niedrig (< 5 MHz)
+ Festlegbare Betriebsspannung
Vor- und NachteileCMOS
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Bausteine
• Inverter
• (N)AND
• (N)OR
• X(N)OR
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Inverter
0 1
1 0
Schaltbelegungstabelle
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TTL CMOS
Inverter
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NAND
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Schaltbelegungstabelle
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TTL CMOS
NAND
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AND
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Schaltbelegungstabelle
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TTL CMOS
AND
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NOR
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Schaltbelegungstabelle
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TTL CMOS
NOR
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OR
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Schaltbelegungstabelle
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TTL CMOS
OR
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XNOR
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Schaltbelegungstabelle
AND
Inverter
OR
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XOR
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Schaltbelegungstabelle
XNOR Inverter+ = XOR
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Zusammenfassung
• TTL:– 5V Versorgungsspannung– Hohe Erwärmung– Hohen Taktfrequenzen– Stabilität
• CMOS:– Variable Versorgungsspannung– Kompakter (keine Widerstände)– Niedrige bis mittlere Taktfrequenzen– Empfindlich gegen statische Aufladung