логические микросхемы

До момента возникновения микроконтроллеров логические серии микросхем считались неотъемлемой частью ответственного электронного оборудования самолётов, космических кораблей и систем индустриальной автоматизации. Хотя микроконтроллеры в наши дни вошли в большую моду среди схемотехников, для ряда проектов они могут оказаться излишними. Если при разработке электронной схемы задача может быть решена с помощью обычной логической микросхемы, то этот вариант вполне уместно использовать. Это позволит снизить размеры готового устройства и оптимизировать энергопотребление.

Хотя сегодня на смену логическим микросхемам пришли более современные интегральные схемы, в составе электронного оборудования предыдущих поколений они продолжают успешно работать, реализуя стандартные функции. Вид логической операции можно уточнить с помощью маркировки. Первые знаки сообщают, к какой из серий принадлежит данное устройство. Рекомендуется применять только модели одного логического класса, поскольку это связано с разницей в уровнях напряжений. 

Это означает, что на практике цифровой «ноль» и цифровая «единица» представляют собой некоторое значение напряжения. Хотя «нулю» всегда соответствует более низкое напряжение, сами значения могут варьироваться в достаточно широких пределах. У микросхем одного типа «ноль» равен 0,4 V, а «единица» 2,4 V, но в реальности значения скачут от 0,1 до 3,2 V. А по технологии КМОП «ноль» почти равен нулю, а «единице» соответствует напряжения питания схемы. Пример такой микросхемы – модели серии К164, имеющие напряжение питания 9 V. Соответственно, нулю здесь будет соответствовать 0,02-0,05 V, а единице 8,6 – 8,8 V. Как видим, высокий и низкий уровень напряжения у моделей разного типа сильно отличается, что вынуждает разработчика купить логические микросхемы либо на транзисторно-транзисторной логике, либо КМОП.

Схемотехника

Логические элементы физически реализованы на базе транзисторов, работающих в режиме ключей. Укажем определяющие параметры:

1. Быстродействие определяется скоростью перехода из одного состояния в другое.
2. Напряжение питания – от 5 до 15 V.
3. Потребляемая мощность может достигать 100 мА.
4. Устойчивость по отношению к помехам. Определяется уровнем помех, приводящим к ошибочному переключению.

Корпуса

Логические микросхемы производятся в корпусах нескольких распространённых типов:

• DIP – для сквозного монтажа. Ножки продеваются в соответствующие отверстия на печатной плате и запаиваются на своих контактных площадках;
• SOIC – для smd-монтажа. Прибор снабжён плоскими подогнутыми лапками, которыми он устанавливается на соответствующие контактные площадки, расположенные с этой же стороны. Контакты предварительно покрываются липкой паяльной пастой, фиксирующей электронные компоненты на своих местах. После этого пайка осуществляется в конвекционной печи, где под воздействием высокой температуры паста, содержащая флюс и олово, плавится;
• PLCC – выводы имеют J-образную форму и загнуты под основу. Монтаж осуществляется либо поверхностной пайкой, либо установкой в специальную панель.