Привет мой Друг - радиолюбитель.
Многие даже старые радиолюбители, взяв в руки старую микросхему, даже не задумываются над тем - "А как оно там внутри устроено?". Просто по справочнику и сборникам схем собирают на основе логических элементов разные устройства и игрушки как из кубиков, соблюдая, разумеется, правила и принципы искусства схемотехники и монтажа.
Если послушать учителей и Мастеров, то может показаться, что логические микросхемы это столь сложный и мудреный продукт, созданный умнейшими умами человечества и подвластный только пониманию мудрых :)
На самом деле - Логика это очень просто!
И я вам это покажу и расскажу. Расскажу просто в деталях и подробностях, так чтобы у вас не возникло никаких сомнений, что вы сами, своими руками, сможете сотворить то, что кажется сложным и мудрёным, выглядит необычно и используется непривычно.
Давайте сделаем простые логические элементы
И сделаем их из самых популярных и распространенных транзисторов КТ315
В качестве цели выберем простую логическую микросхему К176ЛЕ5. Именно эта микросхема реализует операции 2ИЛИ-НЕ , а её логический элемент строится из минимального числа униполярных транзисторов.
К176ЛЕ5- это аналог логической многим известной микросхемы К155ЛА3.
К155ЛА3 это ТТЛ - транзисторная логика на биполярниках, а К176ЛЕ5 это КМОМ - логика на ключах из полевых транзисторах.
Если вам показалось, что мы станем собирать один логический элемент из кучи транзисторов и диодов - вы ошибаетесь - Всё будет очень просто!
Глядя на схему логического элемента К155ЛА3 можно заметить такой транзистор на входе как VT1 - это много (двух) эмиттерный транзистор встретить который в схемах "на рассыпухе" и радиомагазинах вы вряд-ли сможете. Есть даже уникальный логический элемент (микросхема) который состоит всего из одного такого уникального транзистора.
Теперь напомню, что наша цель собрать логический элемент из минимального числа деталей (ключей/транзисторов), так чтобы он был понятен и работоспособен в схемах где это необходимо.
Как работает логическая микросхема
Для простоты понимания посмотрим на так называемые таблицы истинности состояний входов и выходов двух наиболее популярных логических действий.
Первое действие, то что выглядит как "умножение" & - это "И" . Не станем бодаться со знатоками и "знаточками" компьютерной логики и выяснять то что и так понятно - это никакое не умножение если нет инверсии по выходу.
Инверсный выход - это занятная штука
так из ноля "0" делается единица "1" и вот тогда таблица истинности истинно становится похожа на правду. Рассмотрим первую таблицу применив инверсию выхода.
Первое действие это умножение 0 на 0. В таблице мы видим 1, но инверсная единица это 0 и выходит, умножая 0 на 0 мы получили 0 - всё верно.
Второе и третье действие это умножение 1 на 0 и 0 на 1. И там и там получается, по таблице 1, но с инверсией мы получили 0 - всё верно.
Осталось четвертое действие 1 на 1 это (в таблице) 0,но с инверсией 1 - всё верно.
Пояснять инверсную логику второй таблицы, я думаю, не стоит. Вы уже всё поняли.
Теперь вспомним как выглядит логический элемент логической микросхемы К176ЛЕ5.
Эта схема вроде и проще чем логика у К155ЛА3, но аналогичным образом содержит уникальные униполярные транзисторы типа VT4.
А я гарантирую вам логику на типовых и популярных КТ315. Дело за малым
Как сделать логическую схему на КТ315 и простенько
Тут главное уяснить то для чего она нужна, а с этим просто - логика нужна там где нужна логика ! Баста!
Реализовать логику И и ИЛИ с НЕ и без НЕ можно и на диодах и на лампах и на одном транзисторе, но мы пойдем другим путем.
В этой схеме есть два логических входа и два выхода один из которых принимает значения обратные другому.
Проверим таблицу истинности: Первое действие это умножение 0 на 0. Подаем на входы(1/2) одинаковый 0 или просто не подаем ничего. На выходе "1" будет низкий уровень - это 0, а на выходе "0", при закрытых транзисторах будет 1 - высокий потенциал питания через резистор.
Второе и третье действие это умножение 1 на 0 и 0 на 1. Открывая высоким уровнем только один транзистор последовательное соединение не проводит ток, а это значит, что на выходах будет знакомая нам комбинация - На выходе "1" будет низкий уровень - это 0, а на выходе "0", при закрытых транзисторах будет 1 - высокий потенциал питания через резистор.
Только при подаче двух единиц 1 на входы (1/2) мы открываем ток и значения на выходах сменятся - Выход0 приобретет более низкий потенциал, а Выход1 более высокий.
ПРИМЕЧАНИЕ
Для упрощенной схемы рекомендую использовать только один резистор в зависимости от того какой вариант логики вам необходим. Тогда уровни 0 и 1 будут сильнее различаться в схеме.
К примеру мне нужно только инверсный Выход0
Вот так просто мы справились с логическим элементом, реализовав таблицу истинности типа
Можете проверить сами чтобы убедиться в логичности моего логического рассуждения о транзисторной логике на микросхемах.
Сказал "И" говори и "ИЛИ" - сделаем логику сложения
Описывать процесс - повторяться - и так всё понятно
Данная схема легко реализует логику по таблице истинности ИЛИ-НЕ
Попробуйте сами догадаться - куда надо припаяться чтобы получить инверсный выход?
Если не получается подскажу
ВАЖНО ЗНАТЬ
Данные схемы не заменят вам полностью логические элементы и не смогут стать заменой микросхем во многих старых и новых проектах, НО если вам нужна простая логика управления движениями роботов, ориентирования солнечных панелей, расшифровки уровней датчиков и сравнения полярности сигналов, то организация питания, сопряжения, разводки и пайки многоногого полупроводникового устройства - этого "удовольствия" вы будете лишены, применив одно из моих решений.
Иногда я с удивлением наблюдаю, когда для решения простых задач типа синхронизации датчиков движения, контактных сенсоров и системы контроля разности уровней сигналов применяются даже не одна, а две, три микросхемы наряду с интеллектуальными чипами программируемыми контролерами или процессорами типа ардуино/берри/rрасlо/Z80 и им подобных.
Будьте проще и люди к вам потянутся , а схемы станут повторять.
Следующий раз я расскажу вам про то как применять такие логические элементы, а пока ПОДПИШИТЕСЬ, УЛЫБНИТЕСЬ, ЛАЙК ПОСТАВЬТЕ - НЕ ЛЕНИТЕСЬ!