Logiikkapiiri


Yleistä

IMG_1995-1.jpg
Esimerkki komponenttina yksinkertainen logiikkapiiri Toshibalta

Logiikkapiireillä suoritetaan digitaalisissa sovelluksissa erilaisia loogisia operaatioita. Piirin sisäistä funktiota ei voida muuttaa valmistuksen jälkeen toisin kuin Ohjelmoitava logiikkapiiri, jonka toiminta voidaan ohjelmoida tarpeen mukaan. Logiikkapiiri sisältää logiikkaportteja, jotka suorittavat sisäänmenoille määritetyt loogiset operaatiot.


Rakenne

Logiikkapiirejä löytyy monenlaisilla koteloinneilla varustettuina. Hyvä esimerkki koteloinnista on DIP-kotelo, kuten yllä olevassa kuvassa. DIP eli dual in-line package on mahdollista juottaa suoraan piirilevylle sille tarkoitettuihin reikiin tai käyttäen IC-kanta-palaa, joka juotetaan ensin piirilevylle kiinni ja johon logiikkapiiri vain painetaan kiinni. Liitoskantaa käytettäessä logiikkapiiri on helpompi vaihtaa sen vikaantuessa. Nykyään DIP-kotelo on menettämässä suosiotaan pintaliitoskoteloille, koska ne vievät huomattavasti vähemmän tilaa.[1] [2]
Komponentin sisäinen kytkentä eli porttiverkko voidaan toteuttaa esimerkiksi CMOS-, NMOS- tai PMOS-tekniikalla. NMOS-tekniikassa käytetään NMOSFETtejä ja PMOS-tekniikassa käytetään PMOSFETtejä, kummassakin tekniikassa käytetään vastuksia transistorien kanssa. CMOS-tekniikkassa käytetään PMOSFETtejä ja NMOSFETtejä. CMOS-tekniikalla toteutettu piiri on nykyään tehonkulutukseltaan pieni ja toiminta nopeus tilanvaihdoissa suurempi kuin NMOS- tai PMOS-tekniikalla toteutettu vastaava piiri. [3]

Käyttö

Logiikkapiirejä käytettään digitaalisten laitteiden komponentteina.


Logiikkaportit

Logiikkaporteista NAND on yleishyödyllisin, koska NAND-portteja yhdistelemällä voi suorittaa lähes minkä tahansa loogisen operaation.[4]

taulukko2.JPG




Toshiba 8816HB

Tämä logiikkapiiri sisältää neljä kappaletta OR-logiikkaporttia. Kukin portti on toteutettu laittamalla NOR ja NOT portti sarjaan, jolloin se toteuttaa sisäänmenoille OR-logiikan. Logiikka on valmistettu CMOS tekniikalla. Piiri on valmistettu DIP14-koteloon, jossa 14 tarkoittaa pinnien lukumäärää. Piiriä on saatavana myös pintaliitoskoteloituna, jolloin pinnejä ei juoteta piirilevyn läpi. Kyseisen komponentin hinta oli 50 senttiä.
IMG_1997-1_Numeroitu.JPG
Kuvassa näkyy komponentin pinnien numerot. Pinni numero 7 on maa ja 14 on käyttöjännite Vdd, loput pinneistä ovat OR-porttien sisään ja ulostulo pinnejä.
kompoportti2.GIF
Logiikkapiirin porttien sisäänmenot ja ulostulot




Spesifikaatiot
DC käyttöjännite
Vdd
3-18
V
Sisäänmenojännite
Vin
0-Vdd
V
DC sisäänmenovirta
Iin
±10
mA
Tehon kulutus
Pd
300
mW
Toiminta lämpötila
Topr
-40 - 85
ºC
[5]
  1. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Dual_in-line_package, viitattu 01.02.2010
  2. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Surface-mount_technology, viitattu 01.02.2010
  3. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/CMOS, viitattu 01.02.2010
  4. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/NAND_logic, viitattu 01.02.2010
  5. ^ http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/en/LogicIC/TC4071BF_TC4071BP_en_datasheet_071001.pdf, viitattu 31.01.2010