Chip logic. Phần 1

Bài viết giới thiệu về chip logic. Mô tả hệ thống số và biểu diễn số nhị phân bằng tín hiệu điện.

Mạch tích hợp kỹ thuật số hiện đại là một đơn vị điện tử thu nhỏ, vỏ chứa các yếu tố chủ động và thụ động được kết nối theo một mẫu nhất định. Đây là các bóng bán dẫn, điốt, điện trở và tụ điện.

Số lượng các yếu tố trong các vi mạch hiện đại có thể đạt tới vài trăm nghìn và thậm chí hàng triệu nguyên tố. Chỉ cần nhớ vi xử lý, vi điều khiển, chip nhớ.

Để chỉ đơn giản là liệt kê tất cả các vi mạch hiện đại, bạn sẽ không cần một bài viết, mà là một cuốn sách khá dày. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét các vi mạch có mức độ tích hợp vừa và nhỏ, chủ yếu là yếu tố logic đơn giản.

Khoảng hai mươi năm trước Mạch tích hợp (LSI)Theo quy định, họ đã thực hiện chức năng được nhúng trong chúng trong quá trình sản xuất. Trong một vi mạch, một vi điều khiển, đồng hồ hoặc nút của máy tính điện tử (máy tính) có thể bị ẩn.

Hiện đang lan rộng tất cả các loại vi điều khiển: ngay cả một thiết bị đơn giản như Vòng hoa Giáng sinh do Trung Quốc sản xuất không có gì ngoài một vi điều khiển được lập trình.

Đồng hồ điện tử, đồng hồ bấm giờ hộ gia đình, đồ chơi nói và hát khác nhau cũng có được bằng cách lập trình vi điều khiển tương ứng. Hoặc, như mọi người đang nghe bây giờ, một đèn flash.

Nói cách khác là không bộ điều khiển được lập trình Đây là đĩa mà từ đó thiết bị có các thuộc tính cần thiết cho nhà phát triển sẽ được lấy. Và, mặc dù có tính phổ quát như vậy, các tín hiệu đầu vào và đầu ra của vi điều khiển cũng giống như các vi mạch kỹ thuật số có mức độ tích hợp vừa và nhỏ. Do đó, không có kiến ​​thức về những yếu tố đã lỗi thời và hay quên này, đơn giản là không có cách nào để đi.

Trung tâm của công việc mạch kỹ thuật số nằm một hệ thống số nhị phân. Nó cũng là nền tảng cho hoạt động của máy tính cá nhân hiện đại và tất cả các hệ thống máy tính và truyền thông.

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng tôi sử dụng hệ thống số thập phân chứa mười chữ số 0 ... 9. Một hệ thống như vậy xuất hiện bởi vì mỗi người có mười ngón tay trên tay. Một số dân tộc miền Bắc tính đến hai mươi, và số hai mươi được gọi là "toàn bộ con người".

Mười không còn là một chữ số, mà là một số bao gồm một đơn vị mười và không: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. Theo cùng một cách chính xác, số 640 sẽ chứa sáu trăm + bốn đơn vị hàng chục + 0 hoặc ở dạng số 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Một hệ thống như vậy được gọi là vị trí thập phân, tức là trọng lượng của xả thải phụ thuộc vào vị trí của nó trong số. Thật dễ dàng để nhận thấy rằng đây sẽ là các đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng ngàn, hàng chục ngàn, hàng trăm ngàn và như vậy.

Trong một hệ thống nhị phân, một số được lấy theo cùng một cách chính xác, nhưng không phải là mười, mà là hai và mức độ của nó được sử dụng làm cơ sở. Đó là, không phải 1, 10, 100, 1000, 10000, v.v., mà là 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Mỗi số tiếp theo có được bằng cách nhân số trước với cơ sở của hệ thống (trong trường hợp này là 2), tức là nâng mức trước lên mức tiếp theo. Đối với hệ thập phân, mỗi số trước được nhân với mười, vì cơ sở của hệ thống số là mười.

Sử dụng số nhị phân tám bit, (byte được gọi trong công nghệ máy tính) có thể biểu thị các số thập phân trong phạm vi 0 ... 255 hoặc ở dạng nhị phân 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

Số 640 được đề cập ở trên sẽ tương ứng với mục 640 = 10 1000 0000 (b) hoặc, như trong ví dụ trước

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

(b) ở cuối bản ghi cho biết số đó là số nhị phân.Cách dễ nhất để xác minh tính chính xác của mục này là với máy tính Windows. Dạng thông tin mã hóa này hóa ra rất thuận tiện cho máy tính, bởi vì để phân biệt số 0 với một đơn giản như một liên hệ kín với một cái mở hoặc một ngọn đèn đang cháy từ một cái đã tuyệt chủng.

Nếu thông tin nhị phân được truyền bằng tín hiệu điện, thì chỉ cần hai mức điện áp. Theo quy luật, nó tích cực hơn (cao) và ít tích cực hơn hoặc thậm chí tiêu cực (không).

Thông thường, điện áp mức cao được coi là một đơn vị logic và điện áp cấp thấp được coi là số không logic. Sau đó, họ nói rằng chúng ta đang xử lý logic tích cực.

Ngoài ra, còn có logic tiêu cực: điện áp mức cao là logic 0 và mức thấp là đơn vị logic. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ xem xét logic tích cực.

Một trong những phổ biến nhất và phổ biến tại thời điểm đó trong số những người nghiệp dư vô tuyến là microcircuits của loạt K155. Đối với họ, điện áp bằng 0 logic ở mức 0 ... 0,4V và đơn vị logic là 2,4 ... 5,0V. Điều này bất chấp thực tế là điện áp cung cấp định mức cho sê-ri này là 5V với sai số + - mười phần trăm.

Đối với các loạt vi mạch khác có điện áp cung cấp khác nhau, những con số này dĩ nhiên là khác nhau, nhưng trong cùng một chuỗi, không thay đổi. Chúng ta có thể nói rằng điện áp của một đơn vị logic trong hầu hết các loạt vi mạch nằm trong khoảng từ một nửa điện áp cung cấp đến điện áp cung cấp đầy đủ.

Ví dụ, đối với các vi mạch sê-ri K561 có điện áp cung cấp + 15V, điện áp của một đơn vị logic sẽ nằm trong phạm vi + 7,5 ... 15V. Sê-ri K561 có thể hoạt động với điện áp cung cấp trong vòng 3 ... 15V. Trong trường hợp này, điện áp của đơn vị logic sẽ nằm trong giới hạn được mô tả ở trên.

Chúng tôi sẽ xem xét mô tả các mạch logic bằng cách sử dụng chuỗi K155 là phổ biến nhất và không yêu cầu các biện pháp phòng ngừa đặc biệt trong quá trình hoạt động.

Loạt chip này được coi là hoàn thành chức năng và chứa khoảng 100 mặt hàng. Điều này có nghĩa là với loạt bài này, bạn có thể thực hiện bất kỳ hàm logic phức tạp nào.

Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ làm quen với hoạt động và thiết bị của microcircuits kỹ thuật số. Chúng ta sẽ bắt đầu làm quen với các yếu tố logic thực hiện các chức năng đơn giản nhất. Đại số Boolean (đại số logic).

Boris Aladyshkin

Tiếp tục bài viết: Chip logic. Phần 2 

Sách điện tử -Hướng dẫn cho người mới bắt đầu với Vi điều khiển AVR

Comments

[#1 Alexey]

Hóa ra trong trường hợp này, loạt chip K561 và K155 chỉ khác nhau về điện áp cung cấp, nhưng liệu nó có thực hiện cùng chức năng không?