Inleiding tot digitale geïntegreerde schakelingen

Digitaal circuits zijn circuits die te maken hebben met signalen die beperkt zijn tot de uiterste limieten van nul en een bepaalde hoeveelheid. Dit staat in contrast met analoog circuits, waarin signalen continu kunnen variëren tussen de limieten die worden opgelegd door de voedingsspanning en circuitweerstanden. Deze circuits worden gebruikt in "waar/onwaar" logische bewerkingen en digitale berekeningen.

De circuits in dit hoofdstuk maken gebruik van IC , of geïntegreerd circuit , componenten. Dergelijke componenten zijn eigenlijk netwerken van onderling verbonden componenten die zijn vervaardigd op een enkele wafel van halfgeleidend materiaal.

Geïntegreerde circuits die een groot aantal vooraf ontworpen functies bieden, zijn beschikbaar tegen zeer lage kosten, wat zowel studenten, hobbyisten als professionele circuitontwerpers ten goede komt. De meeste geïntegreerde schakelingen bieden dezelfde functionaliteit als "discrete" halfgeleiderschakelingen met een hogere betrouwbaarheid en tegen een fractie van de kosten.

Circuits in dit hoofdstuk gebruiken voornamelijk CMOS technologie, aangezien deze vorm van IC-ontwerp een breed scala aan voedingsspanningen mogelijk maakt terwijl het over het algemeen een laag stroomverbruik behoudt.

Hoewel CMOS-circuits gevoelig zijn voor schade door statische elektriciteit (hoge spanningen zullen de isolerende barrières in de MOSFET-transistors doorboren), moderne CMOS-IC's zijn veel toleranter voor elektrostatische ontlading dan de CMOS-IC's uit het verleden, waardoor het risico op chipstoringen door verkeerd gebruik wordt verminderd. .

Een juiste behandeling van CMOS omvat het gebruik van antistatisch schuim voor opslag en transport van IC's, en maatregelen om te voorkomen dat statische lading zich op uw lichaam opbouwt (gebruik van een geaarde polsband of veelvuldig aanraken van een geaard object).

Circuits die gebruik maken van TTL technologie vereist een gereguleerde voedingsspanning van 5 volt en tolereert geen substantiële afwijking van dit spanningsniveau. Alle TTL-circuits in dit hoofdstuk zullen als zodanig worden geëtiketteerd en er wordt verwacht dat u zich realiseert wat de unieke stroomvoorzieningsvereisten zijn.

Bij het bouwen van digitale schakelingen met behulp van 'chips' met geïntegreerde schakelingen, wordt het ten zeerste aanbevolen een breadboard te gebruiken met 'rail'-aansluitingen voor de voeding over de lengte.

Dit zijn sets gaten in het breadboard die elektrisch gemeenschappelijk zijn over de gehele lengte van het bord. Sluit een aan op de positieve pool van een batterij en de andere op de negatieve pool, en gelijkstroom zal beschikbaar zijn voor elk deel van het breadboard via verbinding via korte jumperdraden:

Met zoveel van deze geïntegreerde schakelingen met "reset", "enable" en "disable" terminals die in een "high" of "low" staat moeten worden gehouden, om nog maar te zwijgen van de V_DD (of V_CC ) en aardingsklemmen die op de voeding moeten worden aangesloten, waarbij beide klemmen van de voeding direct beschikbaar zijn voor aansluiting op elk punt langs de lengte van het bord, is erg handig.

De meeste breadboards die ik heb gezien, hebben deze "rail" -gaten voor de voeding, maar sommige niet. Tot nu toe heb ik circuits geïllustreerd met een breadboard zonder deze functie, gewoon om te laten zien dat het niet absoluut noodzakelijk is.

Digitale circuits lijken echter meer aansluitingen op de voeding nodig te hebben dan andere soorten breadboard-circuits, waardoor deze functie meer is dan alleen een gemak.