Mantık seviyesi - Logic level

In dijital devrelerin , bir mantık seviyesi sonlu sayıda biridir devletler bir dijital sinyal yaşayan edebilirsiniz. Diğer standartlar mevcut olmasına rağmen, mantık seviyeleri genellikle sinyal ve toprak arasındaki voltaj farkı ile temsil edilir . Her durumu temsil eden voltaj seviyeleri aralığı, kullanılan mantık ailesine bağlıdır .

2 seviyeli mantık

İkili mantıkta, iki düzey mantıksal yüksek ve mantıksal düşük'tür ve bunlar genellikle sırasıyla ikili sayılar 1 ve 0'a karşılık gelir. Bu iki seviyeden birine sahip sinyaller, sayısal devre tasarımı veya analizi için boole cebirinde kullanılabilir .

aktif durum

Her iki mantık durumunu temsil etmek için daha yüksek veya daha düşük voltaj seviyesinin kullanılması keyfidir. İki seçenek aktif yüksek ve aktif düşük . Aktif-yüksek ve aktif-düşük durumları istendiğinde karıştırılabilir: örneğin, salt okunur bir bellek entegre devresi, aktif-düşük olan bir çip seçme sinyaline sahip olabilir, ancak veri ve adres bitleri geleneksel olarak aktif-yüksektir. Bazen bir mantık tasarımı, aktif seviye seçiminin tersine çevrilmesiyle basitleştirilir (bkz. De Morgan kanunları ).

İkili sinyal gösterimleri
mantık seviyesi Aktif-yüksek sinyal Aktif-düşük sinyal
Mantıksal yüksek 1 0
Mantıksal düşük 0 1

Aktif-düşük sinyalin adı, aktif-yüksek sinyalden ayırt etmek için tarihsel olarak üzerinde bir çubukla yazılır. Örneğin, "Q bar" veya "Q not" okunan Q adı , aktif-düşük sinyali temsil eder. Yaygın olarak kullanılan konvansiyonlar şunlardır:

  • yukarıda bir çubuk ( Q )
  • baştaki eğik çizgi (/Q)
  • küçük harfli n öneki veya son eki (nQ veya Q_n)
  • bir # (Q#) veya
  • bir "_B" veya "_L" soneki (Q_B veya Q_L).

Elektronikteki birçok kontrol sinyali aktif-düşük sinyallerdir (genellikle sıfırlama hatları, çip seçme hatları vb.). TTL gibi mantık aileleri , kaynaklayabileceklerinden daha fazla akım çekebilir, bu nedenle yayma ve gürültü bağışıklığı artar. Ayrıca , mantık kapıları bir çekme direncine sahip açık toplayıcı / açık tahliye ise kablolu VEYA mantığına izin verir . Bunun örnekleri, I²C veri yolu ve Denetleyici Alan Ağı (CAN) ve PCI Yerel Veri Yolu'dur .

Bazı sinyallerin her iki durumda da bir anlamı vardır ve notasyon bunu gösterebilir. Örneğin, okuma durumunda sinyalin yüksek, yazma durumunda ise düşük olduğunu gösteren, R/ W olarak adlandırılan bir okuma/yazma satırına sahip olmak yaygındır .

Mantık voltaj seviyeleri

İki mantıksal durum genellikle iki farklı voltajla temsil edilir, ancak dijital akım döngüsü arayüzü ve akım modu mantığı gibi bazı mantık sinyallerinde iki farklı akım kullanılır . Her mantık ailesi için yüksek ve düşük eşikler belirlenir. Düşük eşiğin altında olduğunda, sinyal "düşük" olur. Yüksek eşiğin üzerinde olduğunda, sinyal "yüksek" olur. Ara seviyeler tanımlanmamıştır, bu da son derece uygulamaya özel devre davranışına neden olur.

Kullanılan voltaj seviyelerinde bir miktar toleransa izin vermek olağandır; örneğin, 0 ila 2 volt mantık 0'ı ve 3 ila 5 volt mantık 1'i temsil edebilir. 2 ila 3 voltluk bir voltaj geçersiz olur ve yalnızca bir arıza durumunda veya bir mantık seviyesi geçişi sırasında ortaya çıkar. Bununla birlikte, birkaç mantık devresi böyle bir durumu algılayabilir ve çoğu cihaz, sinyali tanımsız veya cihaza özel bir şekilde yüksek veya düşük olarak yorumlayacaktır. Bazı mantık aygıtları , davranışı eşik bölgesinde çok daha iyi tanımlanmış olan ve giriş voltajındaki küçük değişikliklere karşı artan esnekliğe sahip olan Schmitt tetikleme girişlerini içerir. Devre tasarımcısının sorunu, devrenin tahmin edilebilir şekilde davranması için ara seviyeler üreten durumlardan kaçınmaktır.

İkili mantık seviyelerine örnekler
teknoloji L voltajı H voltajı Notlar
CMOS 0 V - 1/3 V DD 2/3 V DD'den V DD'ye V DD = besleme gerilimi
TTL 0 V ila 0,8 V 2 V ila V CC V CC = 5 V ±% 10

Neredeyse tüm dijital devreler, tüm dahili sinyaller için tutarlı bir mantık seviyesi kullanır. Ancak bu seviye bir sistemden diğerine değişir. Herhangi iki mantık ailesini birbirine bağlamak, genellikle ek çekme dirençleri veya seviye değiştiriciler olarak bilinen amaca yönelik arayüz devreleri gibi özel teknikler gerektiriyordu . Bir seviye değiştirici bir dijital devrenin bağlanan başka bir mantık seviyesini kullanan başka bir dijital devreye kullanımları bir lojik düzeyine olduğu. Genellikle her sistemde bir tane olmak üzere iki seviye kaydırıcı kullanılır: Bir hat sürücüsü dahili mantık seviyelerinden standart arayüz hat seviyelerine dönüştürür; bir hat alıcısı, arayüz seviyelerinden dahili voltaj seviyelerine dönüşür.

Örneğin, TTL seviyeleri farklıdır CMOS . Genel olarak, bir TTL çıkışı, bir CMOS girişi tarafından bir mantık 1 olarak güvenilir bir şekilde tanınacak kadar yükselmez, özellikle de yalnızca önemli bir akım kaynağı sağlamayan yüksek giriş empedanslı bir CMOS girişine bağlıysa. Bu sorun, CMOS teknolojisini ancak TTL giriş mantık seviyelerini kullanan 74HCT aygıt ailesinin icadıyla çözüldü. Bu cihazlar sadece 5 V güç kaynağı ile çalışır.

3 seviyeli mantık

Olarak üç durumlu mantık geçen anlam ile, 0, 1, ya da Z: bir çıkış cihazı üç olası birinde olabilir yüksek empedans . Bu bir mantık seviyesi değildir, ancak çıkışın bağlı devrenin durumunu kontrol etmediği anlamına gelir.

4 seviyeli mantık

4 seviyeli mantık, dördüncü bir durum olan X'i ("umrumda değil") ekler; bu, sinyalin değerinin önemsiz ve tanımsız olduğu anlamına gelir. Bu, bir girişin tanımsız olduğu veya uygulama kolaylığı için bir çıkış sinyalinin seçilebileceği anlamına gelir (bkz. Karnaugh haritası § Umursama ).

9 seviyeli mantık

IEEE 1164 , elektronik tasarım otomasyonunda kullanım için 9 mantık durumu tanımlar . Standart, güçlü ve zayıf tahrikli sinyaller, yüksek empedans ve bilinmeyen ve başlatılmamış durumları içerir.

Çok seviyeli hücreler

Katı hal depolama cihazlarında, çok seviyeli bir hücre , birden fazla voltaj kullanarak verileri depolar. Bir hücrede n bit depolamak, cihazın 2 n farklı voltaj seviyesini güvenilir bir şekilde ayırt etmesini gerektirir .

satır kodlama

Dijital hat kodları , verileri daha verimli bir şekilde kodlamak için ikiden fazla durumu kullanabilir. Örnekler, modern Ethernet tarafından kullanılan MLT-3 kodlaması ve darbe genliği modülasyonu varyantlarını içerir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar