Fichas lógicas. Parte 1

Artículo introductorio sobre chips lógicos. Describe los sistemas numéricos y la representación de un número binario usando señales eléctricas.

El circuito integrado digital moderno es una unidad electrónica en miniatura, cuya carcasa contiene elementos activos y pasivos conectados en un cierto patrón. Estos son transistores, diodos, resistencias y condensadores.

El número de elementos en los microcircuitos modernos puede alcanzar varios cientos de miles e incluso millones de elementos. Solo recuerda microprocesadores, microcontroladores, chips de memoria.

Para enumerar simplemente todos los microcircuitos modernos, no necesitará un artículo, sino un libro completo bastante grueso. En este artículo, consideraremos microcircuitos de pequeño y mediano grado de integración, principalmente elementos lógicos simples.

Hace unos veinte años Circuitos Integrados (LSI)Como regla general, realizaron la función incrustada en ellos durante el proceso de fabricación. En un microcircuito, una micro calculadora, un reloj o un nodo de una computadora electrónica (computadora) podrían estar ocultos.

Actualmente extendido todo tipo de microcontroladores: incluso un dispositivo tan simple como Guirnalda de Navidad hecha en China No hay nada más que un microcontrolador programado.

Los relojes electrónicos, temporizadores domésticos, varios juguetes para hablar y cantar también se obtienen programando el microcontrolador correspondiente. O, como todo el mundo está escuchando ahora, un destello.

En otras palabras, no controlador programado Este es el disco del que se obtendrá el dispositivo con las propiedades necesarias para el desarrollador. Y, a pesar de tal universalidad, las señales de entrada y salida del microcontrolador son las mismas que los microcircuitos digitales de pequeño y mediano grado de integración. Por lo tanto, sin el conocimiento de estos elementos ya obsoletos y olvidadizos, simplemente no hay camino a seguir.

En el corazón del trabajo circuitos digitales Se encuentra un sistema de números binarios. También subyace al funcionamiento de las computadoras personales modernas y de todos los sistemas informáticos y de comunicación.

En la vida cotidiana, utilizamos el sistema de números decimales que contiene diez dígitos 0 ... 9. Tal sistema surgió porque cada persona tiene diez dedos en sus manos. Algunos pueblos del norte contaban hasta veinte, y el número veinte se llamaba "el hombre completo".

Diez ya no es un dígito, sino un número que consta de una unidad de diez y cero: 10 = 1 * 10 + 0 * 1. Exactamente de la misma manera, el número 640 contendrá seiscientos + cuatro decenas + unidades cero, o en forma de números 640 = 6 * 100 + 4 * 10 + 0 * 1.

Tal sistema se llama posicional decimal, es decir El peso de la descarga depende de su posición en el número. Es fácil notar que serán unidades, decenas, cientos, miles, decenas de miles, cientos de miles, etc.

En un sistema binario, se obtiene un número exactamente de la misma manera, pero no diez, sino que dos y su grado se utilizan como base. Es decir, no 1, 10, 100, 1000, 10000, etc., sino 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Cada número posterior se obtiene multiplicando el anterior por la base del sistema (en este caso, por 2), es decir elevando el anterior al siguiente grado. Para el sistema decimal, cada número anterior se multiplica por diez, ya que la base del sistema numérico es diez.

Usando un número binario de ocho bits (se llama byte en tecnología informática) es posible representar números decimales en el rango 0 ... 255, o en forma binaria 0000 0000 ... 1111 1111 (b).

El número 640 mencionado anteriormente corresponderá a la entrada 640 = 10 1000 0000 (b) o, como en el ejemplo anterior

640=1*512+0*256+1*128+0*64+0*32+0*16+0*8+0*4+0*2+0*1.

(b) al final del registro indica que el número es binario.La forma más fácil de verificar la exactitud de esta entrada es con la calculadora de Windows. Esta forma de información de codificación resultó ser muy conveniente para las computadoras, porque distinguir cero de uno es tan simple como un contacto cerrado de uno abierto o una lámpara encendida de una extinta.

Si la información binaria se transmite mediante señales eléctricas, solo se requieren dos niveles de voltaje. Como regla, es más positivo (alto) y menos positivo o incluso negativo (cero).

Muy a menudo, un voltaje de alto nivel se considera una unidad lógica y un voltaje de bajo nivel, como un cero lógico. Luego dicen que estamos tratando con una lógica positiva.

Además, también hay una lógica negativa: un voltaje de alto nivel es un 0 lógico y un nivel bajo es una unidad lógica. En este artículo consideraremos solo la lógica positiva.

Uno de los más comunes y populares en ese momento entre los radioaficionados era microcircuitos de la serie K155. Para ellos, el voltaje cero lógico está en el nivel de 0 ... 0.4V, y la unidad lógica es 2.4 ... 5.0V. Esto a pesar del hecho de que el voltaje de suministro nominal para esta serie es de 5V con una tolerancia de + - diez por ciento.

Para otras series de microcircuitos que tienen un voltaje de suministro diferente, estos números son, por supuesto, diferentes, pero dentro de la misma serie, sin cambios. Aproximadamente podemos decir que el voltaje de la unidad lógica en la mayoría de las series de microcircuitos está en el rango de la mitad del voltaje de suministro al voltaje de suministro completo.

Por ejemplo, para los microcircuitos de la serie K561 con un voltaje de suministro de + 15V, el voltaje de una unidad lógica estará en el rango de + 7.5 ... 15V. La serie K561 funciona con una tensión de alimentación de 3 ... 15V. En este caso, el voltaje de la unidad lógica estará dentro de los límites indicados anteriormente.

Consideraremos la descripción de los circuitos lógicos que utilizan la serie K155 como los más comunes y no requieren precauciones especiales al trabajar.

Esta serie de chips se considera funcionalmente completa y contiene alrededor de 100 elementos. Esto significa que con esta serie puede implementar cualquier función lógica incluso la más compleja.

En el próximo artículo nos familiarizaremos con la operación y el dispositivo de los microcircuitos digitales. Comenzaremos este conocimiento con elementos lógicos que implementan las funciones más simples. Álgebra booleana (álgebra de lógica).

Boris Aladyshkin

Continuación del artículo: Fichas lógicas. Parte 2 

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