Logik

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Logik

• Von 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-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 Bi
polaren Transistoren MOS Metal Oxid
Semiconductor MOS-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
TTL CMOS

• Selbstsperrende MOS-FETs
• Betriebsspannung festlegbar zwischen 3V bis 15V
• EingangL-Pegel 0 - 30 UBH-Pegel 70 - 100
  UB
• AusgangL-Pegel 0VH-Pegel UB

• Bipolare Transistoren
• Betriebsspannung5V 0.25V
• Eingang L-Pegel 0V - 0.8VH-Pegel 2V - 4.8V
• AusgangL-Pegel lt 0.4V H-Pegel gt 2.4V

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Vor- und Nachteile
TTL

• - Ständiger Stromfluss
• - hohe Verlustleistung
• - Erwärmung
• - Begrenzte Komplexität
• Oft billiger
• Unempfindlichkeit
• Schnelligkeit

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Vor- und Nachteile
CMOS
- Relativ große Schaltzeiten - Empfindlich
gegen statische Aufladung - Empfindlich auf
Eingangsspannungen über Versorgungsspannung oder
unter 0V-Versorgungspotential - Bei hohen
Taktfrequenzen (gt 5 MHz) hohe Verlustleistung
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Vor- und Nachteile
CMOS
Keine Widerstände benötigt Einfacherer
Aufbau Kein ständiger Stromfluss
Leistungsbedarf extrem niedrig (lt 5 MHz)
Festlegbare Betriebsspannung
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Bausteine

• Inverter
• (N)AND
• (N)OR
• X(N)OR

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Inverter
Schaltbelegungstabelle
0 1
1 0
13
Inverter
TTL CMOS

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NAND
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Schaltbelegungstabelle
15
NAND
TTL CMOS

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AND
Schaltbelegungstabelle
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
17
AND
TTL CMOS

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NOR
Schaltbelegungstabelle
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
19
NOR
TTL CMOS

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OR
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Schaltbelegungstabelle
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OR
TTL CMOS

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XNOR
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Schaltbelegungstabelle
AND
OR
Inverter
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XOR
Schaltbelegungstabelle
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
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

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Quellen

• http//e-praktikum.physik.hu-berlin.de/Vorlesung/D
  igitale20Logik20und20Logikfamilien.pdf
• Skript zur Vorlesung Elektronik von Prof. Dr.
  Klaus Willehttp//www.delta.uni-dortmund.de/scrip
  ts/Elektronik_SS05/KAPITEL_10.pdf
• Wikipedia