Bei der Herstellung digitaler integrierter Schaltungen werden unterschiedliche Schaltungskonfigurationen und Fertigungstechnologien eingesetzt. Jeder dieser Ansätze wird als eine bestimmte Logikfamilie bezeichnet. Die Idee hinter den verschiedenen Ansätzen oder Logikfamilien ist, dass alle ICs derselben Familie bei der Herstellung identische elektrische Eigenschaften aufweisen. Zu den Merkmalen, die zwangsläufig identisch sind, gehören der Versorgungsspannungsbereich, die Reaktionsgeschwindigkeit, die Verlustleistung, die logischen Eingangs- und Ausgangspegel, die Stromsenkungsfähigkeit, die Stromversorgungsfähigkeit, die Rauschspanne, der Fan-out usw.
Bedeutung der Logikfamilien
Wenn wir über digitale Systeme sprechen, sind es die digitalen ICs, die das ganze System ausmachen. Und wenn alle ICs derselben Logikfamilie angehören, dann sind sie miteinander kompatibel, und die beabsichtigten logischen Funktionen werden ausgeführt, und das Ziel ist erreicht.
Wenn aber ICs, die zu verschiedenen Logikfamilien gehören, in einem digitalen System verwendet werden, dann müssen zur Gewährleistung der Kompatibilität Schnittstellentechniken eingesetzt werden. Das ist der Grund, warum wir die verschiedenen Logikfamilien verstehen und die beste Kombination von ICs während des Entwurfs eines digitalen Systems verwenden müssen. Nun stellt sich die Frage, welche Folgen die Wahl einer falschen Kombination von ICs haben kann. Die Antwort ist, dass sie möglicherweise nicht den erforderlichen Fähigkeiten entspricht.
Typen von Logikfamilien
Die digitalen ICs werden entweder mit bipolaren Bauelementen oder mit MOS-Bauelementen oder einer Kombination aus beiden entworfen. Die Logikfamilien, die unter die erste Art fallen, werden als bipolare Familien bezeichnet; dazu gehören die Diodenlogik (DL), die emittierte gekoppelte Logik (ECL), die Widerstandstransistorlogik (RTL), die Diodentransistorlogik (DTL) und die Transistortransistorlogik (TTL). Die Mitglieder der anderen Logikfamilie, d.h. der MOS-Familie, sind PMOS, NMOS und CMOS. Die Bi-MOS-Logikfamilie ist diejenige, die sowohl bipolare als auch MOS-Bauelemente verwendet.
Von den oben genannten Familien werden DL, RTL und DTL heutzutage nicht mehr verwendet, da sie veraltet sind. TTL, CMOS, ECL, NMOS und Bi-CMOS sind die Familien, die noch verwendet werden. In diesem Artikel werden wir einige von ihnen besprechen.
TTL-Unterfamilien.
Die TTL-Familie besteht aus verschiedenen Unterfamilien wie Standard-TTL, Low-Power-TTL, High-Power-TTL, Low-Power-Schottky-TTL, Schottky-TTL, Advanced Low-Power-Schottky-TTL, Advanced Schottky-TTL und Fast-TTL. Die ICs, die zur TTL-Familie gehören, werden wie folgt bezeichnet – 74 oder 54 für Standard-TTL, 74L oder 54L für Low-Power-TTL, 74H oder 54H für High-Power-TTL, 74LS oder 54LS für Low-Power-Schottky-TTL und so weiter.
CMOS-Unterfamilien
Dies ist eine beliebte Logikfamilie, die die Familien 4000A, 4000B, 4000UB, 54/74C, 54/74HC, 54/74HCT, 54/74AC und 54/74ACT umfasst. Die Unterfamilien werden auf der Grundlage der Spannungsdifferenz und anderer Parameter unterteilt.
ECL-Unterfamilien
ECL steht für Emitter Coupled Logic und wurde 1962 von ON Semiconductor eingeführt. Das erste Produkt aus dieser Familie war die MECL-1-Serie. Später kamen die Serien MECL-II, MECL-III, MECL-10K und MECL-10H hinzu.