folien_logik_undi
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Logik Von Fabian Undi Fabian Undi - Logik 1 Inhaltsverzeichnis • • • • • • Logikschaltungen Logikfamilien TTL & CMOS Unterfamilien Unterschiede TTL – CMOS Vor- und Nachteile Bausteine Fabian Undi - Logik 2 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) Fabian Undi - Logik 3 Logikfamilien RTL – Resistor-Transistor-Logic Widerständen und bipolaren Transistoren DCTL – Direct Coupled Transistor Logic direkt miteinander gekoppelten bipolaren Transistoren DRL – Dioden-Resistor-Logic Dioden und Widerständen DTL – Dioden-Transistor-Logic Dioden und Transistoren TTL – Transistor-Transistor-Logic Bipolaren Transistoren MOS – Metal Oxid Semiconductor MOS-FETs Fabian Undi - Logik 4 Unterfamilien TTL Familie Bezeichnung Leistungsverbrauch Geschwindigkeit L-TTL Low-Power gering langsam TTL Standard mittel mäßig S-TTL Schottky sehr hoch schnell Fabian Undi - Logik 5 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 Fabian Undi - Logik 6 Unterschiede TTL - CMOS TTL • Bipolare Transistoren • Betriebsspannung 5V ± 0.25V • Eingang L-Pegel: 0V - 0.8V H-Pegel: 2V - 4.8V • Ausgang L-Pegel: < 0.4V H-Pegel: > 2.4V CMOS • Selbstsperrende MOS-FETs • Betriebsspannung festlegbar zwischen +3V bis +15V • Eingang L-Pegel: 0 - 30% UB H-Pegel: 70% - 100% UB • Ausgang L-Pegel: ~ 0V H-Pegel: ~ UB Fabian Undi - Logik 7 Vor- und Nachteile TTL - Ständiger Stromfluss - hohe Verlustleistung - Erwärmung - Begrenzte Komplexität + Oft billiger + Unempfindlichkeit + Schnelligkeit Fabian Undi - Logik 8 Vor- und Nachteile CMOS - Relativ große Schaltzeiten - Empfindlich gegen statische Aufladung - Empfindlich auf Eingangsspannungen über Versorgungsspannung oder unter 0V-Versorgungspotential - Bei hohen Taktfrequenzen (> 5 MHz): hohe Verlustleistung Fabian Undi - Logik 9 Vor- und Nachteile CMOS + Keine Widerstände benötigt + Einfacherer Aufbau + Kein ständiger Stromfluss + Leistungsbedarf extrem niedrig (< 5 MHz) + Festlegbare Betriebsspannung Fabian Undi - Logik 10 Bausteine • Inverter • (N)AND • (N)OR • X(N)OR Fabian Undi - Logik 11 Inverter Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 1 1 0 12 Inverter TTL CMOS Fabian Undi - Logik 13 NAND Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 14 NAND TTL CMOS Fabian Undi - Logik 15 AND Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 16 AND TTL CMOS Fabian Undi - Logik 17 NOR Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 18 NOR TTL CMOS Fabian Undi - Logik 19 OR Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 20 OR TTL CMOS Fabian Undi - Logik 21 XNOR Schaltbelegungstabelle 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 AND OR Inverter Fabian Undi - Logik 22 XOR Schaltbelegungstabelle XNOR + Inverter Fabian Undi - Logik = 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 XOR 23 Zusammenfassung • TTL: – – – – 5V Versorgungsspannung Hohe Erwärmung Hohen Taktfrequenzen Stabilität • CMOS: – – – – Variable Versorgungsspannung Kompakter (keine Widerstände) Niedrige bis mittlere Taktfrequenzen Empfindlich gegen statische Aufladung Fabian Undi - Logik 24
