Einführung in digitale integrierte Schaltungen

Digital Schaltungen sind Schaltungen, die sich mit Signalen befassen, die auf die äußersten Grenzen von Null und einem gewissen vollen Betrag beschränkt sind. Dies steht im Gegensatz zu analog Schaltungen, in denen die Signale zwischen den durch die Versorgungsspannung und den Schaltungswiderständen auferlegten Grenzen kontinuierlich schwanken können. Diese Schaltungen finden Verwendung bei "wahr/falsch" logischen Operationen und digitalen Berechnungen.

Die Schaltungen in diesem Kapitel verwenden IC , oder integrierter Schaltkreis , Komponenten. Solche Komponenten sind eigentlich Netzwerke miteinander verbundener Komponenten, die auf einem einzigen Wafer aus halbleitendem Material hergestellt werden.

Integrierte Schaltungen mit einer Vielzahl vorgefertigter Funktionen sind zu sehr geringen Kosten erhältlich, von denen Studenten, Bastler und professionelle Schaltungsdesigner gleichermaßen profitieren. Die meisten integrierten Schaltkreise bieten dieselbe Funktionalität wie „diskrete“ Halbleiterschaltkreise bei höherer Zuverlässigkeit und zu einem Bruchteil der Kosten.

Schaltungen in diesem Kapitel verwenden hauptsächlich CMOS Technologie, da diese Form des IC-Designs einen breiten Spannungsbereich der Stromversorgung ermöglicht und gleichzeitig einen im Allgemeinen niedrigen Stromverbrauch beibehält.

Obwohl CMOS-Schaltkreise anfällig für Schäden durch statische Elektrizität sind (hohe Spannungen durchdringen die Isolierbarrieren in den MOSFET-Transistoren), sind moderne CMOS-ICs viel toleranter gegenüber elektrostatischen Entladungen als die CMOS-ICs der Vergangenheit, wodurch das Risiko eines Chipausfalls durch falsche Handhabung verringert wird .

Der richtige Umgang mit CMOS beinhaltet die Verwendung von antistatischem Schaumstoff für die Lagerung und den Transport von ICs und Maßnahmen, um den Aufbau statischer Aufladungen auf Ihrem Körper zu verhindern (Verwendung eines Erdungsarmbands oder häufiges Berühren eines geerdeten Gegenstands).

Schaltungen mit TTL Technologie erfordert eine geregelte Versorgungsspannung von 5 Volt und toleriert keine wesentlichen Abweichungen von diesem Spannungspegel. Alle TTL-Schaltungen in diesem Kapitel werden entsprechend gekennzeichnet, und es wird erwartet, dass Sie die einzigartigen Anforderungen an die Stromversorgung erkennen.

Beim Aufbau digitaler Schaltkreise mit integrierten Schaltkreis-„Chips“ wird dringend empfohlen, ein Steckbrett mit „Schienen“-Stromanschlüssen entlang der Länge zu verwenden.

Dies sind Sätze von Löchern im Steckbrett, die über die gesamte Länge der Platine elektrisch gemeinsam sind. Schließen Sie einen an den Pluspol einer Batterie und den anderen an den Minuspol an, und über kurze Überbrückungsdrähte steht Gleichstrom für jeden Bereich des Steckbretts zur Verfügung:

Bei so vielen dieser integrierten Schaltungen mit „Reset-“, „Enable“- und „Disable“-Anschlüssen, die in einem „High“- oder „Low“-Zustand gehalten werden müssen, ganz zu schweigen von V_DD (oder V_CC ) und Erdungsstromanschlüsse, die eine Verbindung mit der Stromversorgung erfordern, ist es sehr nützlich, beide Anschlüsse der Stromversorgung an jedem Punkt entlang der Länge der Platine für den Anschluss verfügbar zu haben.

Die meisten Steckbretter, die ich gesehen habe, haben diese "Schienen" -Löcher für die Stromversorgung, einige jedoch nicht. Bis zu diesem Punkt habe ich Schaltungen mit einem Steckbrett illustriert, dem diese Funktion fehlt, nur um zu zeigen, dass dies nicht unbedingt erforderlich ist.

Digitale Schaltungen scheinen jedoch mehr Anschlüsse an die Stromversorgung zu benötigen als andere Arten von Steckbrettschaltungen, was diese Funktion mehr als nur praktisch macht.