Fabian Undi - Logik 1

LogikVon Fabian Undi

Fabian Undi - Logik 2

Inhaltsverzeichnis

• Logikschaltungen

• Logikfamilien

• TTL & CMOS Unterfamilien

• Unterschiede TTL – CMOS

• Vor- und Nachteile

• Bausteine

Fabian Undi - Logik 3

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

Fabian Undi - Logik 5

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