Принципи схемотехніки цифрових інтегральних схем.

Згідно булевої алгебрі будь-яку як завгодно складну логічну функцію можна виразити за допомогою набору найпростіших функцій, називаного функціонально повним чи логічним базисом. Мінімальними логічними базисами можуть бути набори: І і НЕ, АБО і НЕ, І-НЕ, АБО-НЕ й ін. Це положення з'явилося основою для важливого принципу проектування, відповідно до якого майже всі цифрові ІС у складі однієї серії виконуються на єдиному логічному елементі, називаному базовим і реалізуючої найчастіше операцію І-НЕ чи АБО-НЕ. У ряді випадків у ролі базового елемента виступає інвертор. З'єднуючи певним чином кілька інверторів, одержують елементи І-НЕ, АБО-НЕ й ін.

Базовий логічний елемент (БЛЕ) має єдину принципову і топологічну схеми. У цьому змісті він являє собою той найпростішу "цеглинку", із якої складаються "будинки" всіх інших цифрових ІС. Звідси випливає, що електричні параметри і властивості всіх ІС в одній серії однозначно визначаються параметрами і властивостями базового логічного елемента.

Інший схемотехнічний принцип для цифрових пристроїв обумовлюється властивістю подвійності логічних елементів і може бути сформульований так: будь-який цифровий пристрій можна будувати тільки на елементах І-НЕ чи тільки на елементах АБО-НЕ без зміни функціональних зв'язків між ними. Розходження проявиться лише в тім, що логічні рівні напруги на усіх входах і виходах будуть протилежними. Таким чином, немає необхідності розглядати правила побудови цифрових ІС і пристроїв окремо на ЛЕ І-НЕ й окремо на ЛЕ АБО-НЕ. Вони єдині.

Потенційне кодування визначило ще один принцип схемотехніки цифрових ІС – ключовий режим роботи їхніх активних елементів. При такому режимі струми і напруги в електричних колах визначаються в основному напругами джерел живлення й опорами резисторів і слабко залежать від параметрів транзисторів і діодів. Легко одержувана при ключовому режимі значна різниця і стабільність логічних рівнів вихідного сигналу забезпечують досить високу завадостійкість та функціональну надійність цифрових ІС. Ключами, звичайно, служать підсилювальні каскади із загальним емітером та загальним істоком, а також диференційні підсилювачі. Усі вони працюють у режимі великого сигналу з обмеженням, тобто відсіченням і повним відмиканням транзисторів.

Таким чином на лекції розглянуті принципи схемотехніки цифрових приладів, кодування чисел і системи числення цифрових приладів; основні операції над двійковими числами; основні аксіоми і закони булевої алгебри; основні логічні елементи та взаємна відповідність булевих функцій та логічних елементів.