Logik Von Fabian Undi Logik 1 Inhaltsverzeichnis Logikschaltungen

Logik Von 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-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 • Langsam aber störsicher • benötigt große PMOS neg. Betriebsspann ung • Signallaufzeit en wie bei NMOS TTL • Kompatibel mit TTL Fabian Undi - Logik 6

Unterschiede TTL - CMOS TTL • Bipolare Transistoren • Betriebsspannung 5 V ± 0. 25 V • Eingang L-Pegel: 0 V - 0. 8 V H-Pegel: 2 V - 4. 8 V • Ausgang L-Pegel: < 0. 4 V H-Pegel: > 2. 4 V CMOS • Selbstsperrende MOS-FETs • Betriebsspannung festlegbar zwischen +3 V bis +15 V • Eingang L-Pegel: 0 - 30% UB H-Pegel: 70% - 100% UB • Ausgang L-Pegel: ~ 0 V 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 0 V-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 1 1 0 14

NAND TTL CMOS Fabian Undi - Logik 15

AND Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 1 16

AND TTL CMOS Fabian Undi - Logik 17

NOR Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 18

NOR TTL CMOS Fabian Undi - Logik 19

OR Schaltbelegungstabelle Fabian Undi - Logik 0 0 1 1 1 0 1 1 20

OR TTL CMOS Fabian Undi - Logik 21

XNOR Schaltbelegungstabelle 0 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 1 1 1 0 XOR 23

Zusammenfassung • TTL: – – 5 V Versorgungsspannung Hohe Erwärmung Hohen Taktfrequenzen Stabilität • CMOS: – – Variable Versorgungsspannung Kompakter (keine Widerstände) Niedrige bis mittlere Taktfrequenzen Empfindlich gegen statische Aufladung Fabian Undi - Logik 24