Продолжая тему легендарных микросхем, нельзя обойти вниманием замечательнейшую микросхему 7400, также известную на постсоветском пространстве, как К155ЛА3.
Давным-давно, когда деревья были большими, а я ещё учился в старших классах, на меня снизошло откровение от старших товарищей, что практически любое цифровое устройство можно собрать только на микросхемах К155ЛА3. Утверждение может показаться спорным, но ничто не мешает нам его проверить.
И поможет нам в этой проверке другое откровение: «Инверсия конъюнкции есть дизъюнкция инверсий». Заодно и разберёмся, что есть «конъюнкция», что есть «дизъюнкция», и причём здесь «инверсия».
Четыре цифры в имени твоём…
Сначала дадим краткое описание микросхемы К155ЛА3, более известной «в миру», как 7400. Микросхема эта состоит из четырёх одинаковых и взаимозаменяемых логических элементов 2И-НЕ. «Двойка» означает количество входов, а «И-НЕ» логическую функцию, как раз и известную как «инверсия конъюнкции».
«Логика» микросхем серии К155 называется ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика). «Логика» определяется следующими электрическими параметрами:
- напряжение питания UПИТ= 5 B ± 5 %;
- напряжение низкого уровня сигнала на выходе U 0ВЫХ = 0,4 В (не более 0,8 В на входе);
- напряжение высокого уровня сигнала на выходе U 1ВЫХ = 2,4 В (не менее 2,0 В на входе);
- среднее время задержки распространения сигнала 13 нс;
- нагрузочная способность выхода – не более 10 входов.
Заметим, что заставшими ещё и гидроавтоматику с пневмоавтоматикой инженерами старой школы «логические элементы» именовались «логическими вентилями», а ТТЛ – «стандартной логикой».
Связано это, в том числе, и с тем, что микросхемы серии 74 со временем стали промышленным стандартом, поддерживаемым практически всеми производителями. Современные совместимые с серией 74 микросхемы сделаны по более совершенным, чем ТТЛ, технологиям, обладают большим быстродействием и меньшим энергопотреблением, но при этом сохраняют совместимость с «классикой» по маркировке и расположению выводов.
Теперь вернёмся к наиболее «стандартной» микросхеме с обозначением «7400», из серии «стандартной» логики.
Истина где-то в таблице...
Условное графическое обозначение (УГО) микросхемы К155ЛА3 (7400) согласно ЕСКД приведено ниже:
Каждый из четырёх элементов «2И-НЕ» обозначен прямоугольником. Слева расположены два входа. Логическую функцию «И» символизирует значок амперсанда внутри прямоугольника. Логическая функция «НЕ» обозначена кружком на выходе.
Работу элемента можно описать «таблицей истинности». Таблица истинности для элемента 2И-НЕ показана на рисунке выше сбоку от УГО. Заметим, что логический ноль на выходе элемента 2И-НЕ появляется только при наличии сигналов высокого логического уровня на обоих входах элемента.
… или в формуле
Помимо таблицы истинности, работу элемента можно также описать «логической» формулой:
| (1) |
| (2) |
Инверсия...
Как уже говорилось ранее, термин «инверсия» означает операцию логического отрицания (НЕ), которая выражается формулой:
| (3) |
Этот способ знают все, но есть ещё один менее очевидный: исключить в формуле (2) любое из слагаемых. Для этого надо подать на любой из входов элемента 2И-НЕ постоянный сигнал с высоким логическим уровнем.
Схемные решения элемента НЕ на базе элемента 2И-НЕ приведены на рисунке выше. Хочу ещё раз заострить внимание на том, что оба входа элемента 2И-НЕ совершенно равнозначны и взаимозаменяемы. Если «подтянуть» к уровню логической единицы вывод 4 элемента D1.2, а на вывод 5 подать инвертируемый сигнал, работа схемы не изменится.
… конъюнкции...
Термин «конъюнкция» означает операцию логического умножения (И), которая выражается формулой:
| (4) |
Кстати, в следующей части публикации нам понадобится для реализации схемы D-триггера элемент 3И-НЕ. Получить его можно, если к одному из входов элемента 2И-НЕ подключить выход элемента 2И.
… есть дизъюнкция [инверсий]
Операция логического сложения (ИЛИ), она же «дизъюнкция», выражается формулой:
| (5) |
На рисунке ниже приведён ещё один вариант реализации элемента 2ИЛИ на трёх элементах 2И-НЕ, когда вторые входы элементов 2И-НЕ, используемых как инверторы, «подтянуты» к высокому логическому уровню. Работу схемы это не изменяет, но подобное решение понадобится нам потом для небольшого схемотехнического трюка.
Суммируем…
Итак, мы убедились, что из одного и более элементов 2И-НЕ из состава микросхемы К155ЛА3 можно собрать и элемент НЕ, и элемент 2И, и элемент 2ИЛИ. Затем полученные элементы можно комбинировать в более сложные устройства, например, сумматор по модулю 2, также известный, как элемент «исключающее ИЛИ».
Элемент «исключающее ИЛИ» применяется как основа схем сумматоров. Одной из особенностей элемента является то, что сигнал высокого логического уровня на выходе этого элемента появляется только в случае, когда сигналы на его входе отличаются друг от друга.
Если сигнал на выходе элемента «исключающее ИЛИ» инвертировать, получим схему сравнения сигналов на входе элемента.
Обычно схемотехнику элемента «исключающее ИЛИ» представляют как на рисунке выше. Подобной схеме соответствует представление операции суммирования по модулю 2 в «конъюктивной форме»:
| (6) |
| (7) |
Для реализации сумматора по модулю 2 «в лоб» нам понадобилось пять элементов 2И-НЕ. Поскольку в одном корпусе микросхемы К155ЛА3 таких элементов только четыре, подумаем, как «пятый элемент» из схемы исключить.
Заметим, что элемент «исключающее ИЛИ» ведёт себя как элемент 2ИЛИ до тех пор, пока на оба его входа не подадут сигналы с высоким логическим уровнем. Значит, схему 2ИЛИ нужно дополнить элементом 2И (или 2И-НЕ) таким образом, чтобы при подаче на оба входа полученной схемы логических единиц на выходе сумматора появился логический ноль.
Выше я просил обратить внимание на одну из реализаций элемента 2ИЛИ на трёх элементах 2И-НЕ. Дополним её четвёртым элементом 2И-НЕ, как на схеме ниже:
В этом анонсированный трюк и заключается: элементы D1.2 и D1.3 работают как инверторы в схеме элемента 2ИЛИ на трёх элементах 2И-НЕ до тех пор, пока на входах не появятся одновременно два сигнала высокого логического уровня. В этом случае на выходе элемента D1.4 появляется логический ноль, на выходах D1.2 и D1.3 в связи с этим устанавливаются высокие уровни, и на выходе D1.1, соответственно, появляется логический ноль. «Пятый элемент» исключён!
Вторая после 7400
Справедливости ради надо отметить, что практически все описанные в публикации решения, кроме реализации схем «исключающего ИЛИ», можно повторить на элементах 2ИЛИ-НЕ из состава микросхемы 7402 (К155ЛЕ1). Только вместо фразы «инверсия конъюнкции есть дизъюнкция инверсий» нужно использовать «инверсия дизъюнкции есть конъюнкция инверсий», а в «альтернативной» схеме инвертора подать на второй вход элемента сигнал низкого логического уровня.
Для реализации же схемы сумматора по модулю 2 на элементах 2ИЛИ-НЕ гораздо удобней запись операции в «конъюктивной форме».
Резюмируем
В ходе повествования мы выяснили, что из четырёх элементов 2И-НЕ одного корпуса микросхемы К155ЛА3 можно получить: 4 элемента НЕ, 2 элемента 2И, 1 элемент «исключающего ИЛИ», 1 элемент 2ИЛИ и 1 элемент 2ИЛИ-НЕ. Согласитесь, очень неплохо!
Но это всё – «элементарная логика», а микросхемы серии 74 разрабатывались, в том числе, и для применения в вычислительной технике. Если кто-то видел типовые элементы замены (ТЭЗ) компьютеров серии ЕС ЭВМ (клона IBM System/360), никогда не забудет ряды микросхем серии К155, с разводкой питания металлическими шинами «по воздуху» и напаянными поверх этих шин блокировочными конденсаторами типа КМ-5.
Эти металлические шины всегда служили мне напоминанием о том, насколько незаметно для неискушённого взгляда на схемах электрических принципиальных рисуются цепи питания цифровых микросхем, и насколько важно подать на них питание дорожками с максимально возможным сечением, а блокировочные конденсаторы разместить как можно ближе к выводам питания…
В следующей публикации мы обратимся к элементам вычислительной техники и соберём на элементах 2И-НЕ «полный» сумматор с переносом, D-триггер, а также запоминающее устройство на D-триггере.
▍ Использованные источники:
- Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988
- Шило. Популярные цифровые микросхемы. 2-изд. Радио и связь, 1989
- Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники. 2-изд. Мир, 1993
Telegram-канал с розыгрышами призов, новостями IT и постами о ретроиграх ????️
Комментарии (125)
dlinyj
06.04.2023 13:29+16Микросхема ЛА3 (на сленге "лаз"), это легенда легенд, на которой можно сделать вообще всё. Ещё когда я был школьником, делали на ней глушилку телевизоров:
…
Я писал разные статьи, но всем особенно запомнилась глушилка для телика. Сконструировал я ее совершенно случайно, когда экспериментировал с цифровым генератором. В комнату вошла бабушка и спросила, что у нее с телевизором. Оказалось, что глушак можно сделать на трех деталях. Это была бомба. На Митинке юные радиовредители спрашивали у продавцов микросхему «лаз» (от слова лазить), на самом деле 155ЛА3 (ЛА ТРИ). В интернете все копировали схему. А в компанию даже пришел какой-то циркуляр из госструктур о том, что устройство страшно вредоносное.Схему сходу не нагуглил, но олды помнят.
MinimumLaw
06.04.2023 13:29+7Она была в одном из номеров Xakep'а... Вообще крайне плохое включение для этой микросхемы. Но стоила она копейки, а схема и не предназначалась для работы пару веков в режиме 24/7
IvanPetrof
06.04.2023 13:29+5У меня такая глушилка на ла3 получилась случайно. Я тыкал щупом мультиметра в работающую схему и случайно замкнул выход логического элемента на его вход. В этот момент замолчал fm-приёмник на столе))
dkv
06.04.2023 13:29+2Почти аналогично вышло и у меня. Правда, элемент случайности внесла хреновая пайка навесным монтажом, когда игрался с мультивибратором или усилителем на этой микрухе. В момент отвала элемента у меня притихло радио. В последствии умудрился сделать на ней радиопередатчик и частоты там были из FM-диапазона, т.е. не выше озвученные 77 МГц. Возможно, то уже были просто гармоники. Плюс, была подстройка частоты переменным конденсатором. Где-то даже схемка зарисованная должна была остаться.
ZlobniyShurik
06.04.2023 13:29+5Не уверен, что у меня была та самая схема из Хакера - сей велосипед придумал сам.
Фактически это было три инвертора подряд, выход третьего подключался на вход первого. Никаких частотозадающих элементов - нужна была максимальная скорость. Четвёртый инвертор подключался к этим трём и, по идее, должен был служить буфером. Соответственно, к выходу 4 инвертора цеплялась антенна из провода сантиметров надцать.
Питание на микросхему подавалось через переменный резистор, который был включен как делитель напряжения.
Меняя напряжение от 3 до 5 вольт на микрухе, на выходе получал что-то между 10-20Мгц почти синусоидального сигнала. Гармоник от этого чуда было достаточно, чтобы выборочно забивать любой из 12 каналов нашего телевизора. Меняя напряжение питания - менял забиваемый канал.
Так что включение мексиканского сериала "Дикая роза" и иже с ними периодически каралось включением сей глушилки. Потому что или сериал, или ZX-Spectrum, подключенный к тому же телику. ;)
nafikovr
06.04.2023 13:29+4я думаю многие из моего поколения начали именно с нее. этакая ардуина своего времени
Stalker_RED
06.04.2023 13:29Глушилку можно было и без микросхемы собрать, у меня примерно такая была.
Stalker_RED
06.04.2023 13:29+4Хотя почему "была", вот же она
Egorv86
06.04.2023 13:29+2МП38?
Stalker_RED
06.04.2023 13:29+4П416Б
HardWrMan
06.04.2023 13:29+6Я сразу подумал про П416. Как вообще можно было подумать МП38 для ВЧ схемы?
Grey83
06.04.2023 13:29МП38 (и прочие МП3х и МП4х) разве не в некрашеных белых корпусах шли?
ZlobniyShurik
06.04.2023 13:29+1Были и в чёрных корпусах.
Где-то до сих пор мешок с ними лежит. Там всё подряд - и МП3x-MП4x, и П4xx, и всякая другая древняя экзотика из старых плат.
engine9
06.04.2023 13:29>Если «подтянуть» к уровню логической единицы вывод
Если не ошибаюсь, у ТТЛ из за их схемотехники входы как бы сами на высокий логический уровень «подняты».
dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+6Да, на отключённом входе у микросхем ТТЛ присутствует "единица", но всё равно его рекомендуется подключать к плюсу 5В через резистор 1кОм. Никто не любит "висящие в воздухе" входы, даже низкоомные ;)
MGolubev
06.04.2023 13:29Выходы у микросхем ТТЛ бывают разные. Конкретно у К155ЛА3 выход выполнен в виде двухтактного каскада, там ничего никуда притягивать не надо. На выходе или "1"(+5В) или "0"(0В).
Есть также микросхемы с выходом "открытый коллектор" - там нагрузку надо подтягивать к +5В. Выходы подобных микросхем можно включать параллельно на одну шину, подтянутую резистором к +5В.
Бывают ещё тристабильные(трёхстабильные) выходы с возможными состояниями "1", "0" и "обрыв/высокий импеданс". Такие микросхемы тоже могут работать параллельно (поочерёдно) на одну шину.
MGolubev
06.04.2023 13:29Вход(или несколько входов, включённых параллельно) ТТЛ-микросхемы может являться нагрузкой для двухтактного выхода ТТЛ-микросхемы. Максимальное количество параллельных входов, которые можно подключить к выходу, называется нагрузочной способностью выхода микросхемы. Никакие подтягивающие резисторы в этом случае не нужны.
При этом двухтактные выходы ТТЛ-микросхем нельзя соединять друг с другом параллельно.
HardWrMan
06.04.2023 13:29+1Речь не за выходы а за входы. И у ТТЛ они действительно часто уверенно держат лог.1 будучи в висячке.
progchip666
06.04.2023 13:29+12Вопрос к автору, если вот это "Средний уровень статьи", то что же тогда по его мнению простой?
А сложный - это счётчик на D триггерах или целый регист?
dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+26Этот материал читали раньше на старших курсах в рамках дисциплин по проектированию дискретных устройств электроники.
Сейчас, судя по собеседуемым, перестали читать не только ОУ, но и "стандартную" логику тоже :(
Отсюда и выбран "средний" уровень. А "сложный" уровень был бы выбран, если бы потребовалась оптимизация по картам Карно
progchip666
06.04.2023 13:29+2Заканчивал МИЭТ в 1989. Неужели с тех пор настолько упал уровень студентов что им вот это преподают на старших курсах?
Подготовка, которую я проходил в 9 -10 классе (раз в неделю или две, уже точно не помню гоняли нас на производственную практику) и по итогам которой сдал экзамен на телемастера третьего разряда была на порядок выше однако.
dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+2Я учился в это же время. Базовый курс электроники у нас начинался транзисторами и заканчивался ОУ. Лампы уже не давали ;)
Цифровую электронику и микропроцессорную технику начинали давать только с середины третьего курса
hw_store
06.04.2023 13:29+2а в МИЭТе на первом курсе рассматривали под микроскопом чипы (например, чтобы воочию отличать гибридную схему от полупроводниковой и ситалловую подложку от сапфировой), срисовывали топологию и измеряли всякие параметры. А через 25 лет программист из одной очень солидной местной фирмы, как оказалось, не знает, как механически устроен компьютер - то есть знает это только на уровне теории
engine9
06.04.2023 13:29+1Слово ситалл триггернул пласт воспоминаний о крутых советских значках. У меня в коллекции даже есть вот такой шильдик, сделанный по высокой технологии.
P.S. Если вдруг кто-то захочет написать статью на эту тему, маякните, у меня есть значки и могу наделать фотографий для публикации.
tormozedison
06.04.2023 13:29+1Кстати, а сейчас для возрождения производства таких значков сильно ли большие вложения потребуются? С одной стороны, близко к полупроводниковому производству, с другой - все размеры в десятых долях миллиметра, а к чистоте материалов требований никаких.
engine9
06.04.2023 13:29Мне тоже очень интересно узнать об этом. Подождем тех, кто в теме.
tormozedison
06.04.2023 13:29Оригинальную технологию повторять не обязательно. Эффект получается, когда толщина слоя кратна длине волны света. Если это будет достигнуто любым другим способом, внешне отличаться не будет.
А про Stins Coman припоминаю, что у них был Neway GamEd, но под собственным брендом. Он задумывался как комп, который не страшно давать детям, поскольку они не смогут отформатировать жёсткий диск. Вместо него там было масочное ПЗУ с DOS. Была, впрочем, и модель с жёстким диском:
tsp1000
06.04.2023 13:29Подскажите, пожалуйста - могу ли я с использованием лазерного ЧПУ гравера/резака сделать подобный значок? И если да, то куда стоит копать, где читать.
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+9В МИЭТ на старших курсах сейчас конвейерный процессор на ПЛИС проектируют, с синтезом на языке описания аппаратуры Verilog - вот хакатон будет через две недели - https://engineer.yadro.com/soc-design-challenge/
progchip666
06.04.2023 13:29Спасибо успокоили, а то я уже начал в ужас приходить! На пятом курсе в наши архаичные времена в соседней группе делали дипломы по многоядерным процессорам, конечно с чисто теоретической точки зрения, но всё же...
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+8Чисто теоретически - это недостаток, который нужно устранить. Если студент может поговорить о MESI протоколах кэш-когерентности многоядерных систем, но не может спроектировать (пусть даже наивный) менеджер когеретности на верилоге и синтезировать это в схему - то получится писатель научпопа и маркетинговых обзоров готовых чипов из других стран, а не инженер.
progchip666
06.04.2023 13:29+8Какой верилог. Какой... Речь идёт о середине восьмидесятых годов прошлого века!
Мы на военной кафедре тогда технику изучали у которой память была на феррит-транзисторных ячейках, программу для зачёта по программированию на первом курсе набивали на перфокартах, а запускалась она на БЭСМ! К концу обучения только только появился си с плюсами и ДВК с загрузкой из дискеты
Vasjen
06.04.2023 13:29+1Первый семестр второго курса направления "Управление в технических системах", дисциплина "Математические основы кибернетики". Покрывает все эти случи, в том числе и карты Карно.
strvv
06.04.2023 13:29+2аналогично в институт видеотехники ходил на курсы телемастеров в 9-10 классе, в 91-92? году...
но в целом упрощена программа. когда молодым сотрудникам говоришь набросать простейшую счётную задачу, спрашивают на каком фреймворке, без него они зачастую не могут!!!progchip666
06.04.2023 13:29+4Меня в этом смысле сильно напрягают современные языки, где всё меньше места для творчества и оригинальных решений. Всё больше формализма и огромное количество функций. Старые добрые С++ и особенно С - стали вдруг слишком небезопасны опасны. На них ведь можно что-то с указателями замутить! Абсурд безопасности добрался и до языков программирования.
strvv
06.04.2023 13:29+2(Сарказм)зато прослушавший/просмотревший курс войти в ИТ за 1 час может (теоретически!) написать Windows в стаде таких же как и он, тупо вслепую тыкая по клавиатуре (переиначил из старой шутки про стаю обезьян и вероятность написания ими windows, правда чувствую - прилетит)
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+7А "сложный" уровень был бы выбран, если бы потребовалась оптимизация по картам Карно
Боюсь спросить, какому уровню соотвествует метод Куайна-Мак-Класки или не дай бог алгоритм Эспрессо - основа современной оптимизации логики.
Кстати в курсе MIT 6.111 (который считается базовым) примеры с 7400 используют ровно на первом занятии - см. http://web.mit.edu/6.111/volume2/www/f2019/handouts/lpset_1.pdf
MxMaks
06.04.2023 13:29+4Учился в индустриальном колледже на слесаря программиста и на 2 курсе в 16 лет на дискретной математике сдавали зачёт по проектированию на элементах 2и-не. Каждый получал свою таблицу с данными на входах и выходах и делали схему чтобы получился такой результат.
piuzziconezz
06.04.2023 13:29+1Этот материал сейчас изучают в 10 классе средней школы на информатике.
UFO_01
06.04.2023 13:29Нам на первом курсе преподавали стандартную логику, законы алгебры логики и оптимизацию. Цифровую электронику мы начали проходить с середины второго курса, тогда же и познакомился с микропроцессорами. Странно только что базовый курс электроники был в начале третьего курса
abutorin
06.04.2023 13:29Этот материал читали раньше на старших курсах в рамках дисциплин по проектированию дискретных устройств электроники.
Не только. В Бауманке такие курсы читали для студентов факультетов далёких от электроники. Я учился на машиностроительном и у нас это все было.
atd
06.04.2023 13:29+4Это действительно средний уровень, может даже ближе к начальному. Эти основы под силу школьнику, причём младшей школы (если умные слова убрать).
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+6И-ИЛИ на макетной плате могут дети в 1-2 классе собирать и понимать. А вот D-триггеры понимают только классе в 8, причем даже способные. До этого у них по моим наблюдениям чего-то в мозгу не хватает для понимания последовательностной логики.
atd
06.04.2023 13:29+2мм, 3-е класснику это под силу, и даже простыке КА вполне собрать без помощи взрослого (по моему опыту и я поставил тот же эксперимент над сыном, успешно)
YuriPanchul
06.04.2023 13:29Собрать готовую схему по напечатанной инструкции - или самостоятельно спроектировать схему из D-триггеров и комбинационной логики - например для распознавания последовательностей? Типа https://habr.com/ru/articles/678736/
atd
06.04.2023 13:29«Кодовый сейф» (4 кнопки-цифры и 1 тактовая) он смог собрать не по готовой схеме, а с нуля. После показанного и разобранного примера с улиткой.
p.s. у меня в детстве были примеры не такие красочные, но в качестве бонуса был дедушка преподаватель электроники в местном вузе.
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+1Отлично!
atd
06.04.2023 13:29+1С другой стороны, комбинационная логика дошла только до карт карно, и на них залипла. В таком возрасте углубляться в детали сложно, и не охота. Так что будет что ещё поизучать в вузе.
p.p.s.: вот итог про автоматы (без ардуино и плис) можно посмотреть тут https://habr.com/ru/articles/502370/ (но это больше уже я развлекался, а сын за компанию))
Rinsewind
06.04.2023 13:29У нас триггеры были классе в седьмом, если память не изменяет
YuriPanchul
06.04.2023 13:29Ну и как их применяли? Счётчики, сдвиговые регистры, конечные автоматы? Не конвейер же строили? Или чисто объяснение функции?
progchip666
06.04.2023 13:29+2Лично я в пятом классе собирал уже в кружке что-то простейшее на ЛА3 и даже понимал логику её работы, при том не считаю это великим достижением своих лет
pae174
06.04.2023 13:29+2Меня в обычной такой средней школе на уроках информатики учили этим вот таблицам примерно в 1983 году +- год.
prsdn2016
06.04.2023 13:29+3А если смешение высавить по середине ВАХ получится из нее УНЧ?
dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+1Да, смещение выставляется цепью ООС как в инвертирующем усилителе на ОУ
YuriPanchul
06.04.2023 13:29+2Имхо для образовательных целей лучше не 7400, а CMOS 4000, так как с ними шире диапазон напряжений, можно питать батарейкой Крона и вставлять меньше резисторов в схемы
dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+9Они всем хороши, особенно 4000а (к561), только ностальгических чувств не будят! :)
А так, да! Я когда преподавал в кружке робототехники, практические занятия по "логике" проводил на КМОП
LAutour
06.04.2023 13:29+1КМОП проще статикой убить. Лучше хардкор на К511!!!
Serge78rus
06.04.2023 13:29+2Зато КМОП прощают кратковременное КЗ выхода как на землю, так и на + питания, а при низком напряжении питания и долговременное. ТТЛ же при замыкании выхода на + горят сразу.
vasyaa747
06.04.2023 13:29+6Элемент 2И-НЕ превращается в элемент НЕ, если замкнуть ему входы.
А если соединить последовательно два таких элемента, то получим линию задержки на ~25 нс. Иногда бывает полезно.
thevlad
06.04.2023 13:29+8Оставлю для интересующихся.
https://en.wikipedia.org/wiki/NAND_logic
"The NAND Boolean function has the property of functional completeness. This means that any Boolean expression can be re-expressed by an equivalent expression utilizing only NAND operations."
https://en.wikichip.org/wiki/boolean_algebra/functional_completeness
Chelidonium
06.04.2023 13:29+1классика которую каждый паял в детстве генератор звука
к561тл1 вполне себе генерирует с кварцами от 1 до 10 мгцtormozedison
06.04.2023 13:29Генератор звука на К155ЛА3 применял в качестве прозвонки примерно в 1993 году.
Iustinianus
06.04.2023 13:29+8Господи Иисусе, неужели кто-то несет свет базовых логических операций в массы радиолюбителей! :)
Ставить на любой "чих" (в критическом случае решаемый транзистором в ключевом режиме) микроконтроллер с прошивкой - оно, конечно, проще и дешевле, но, на мой взгляд, - уж больно методологически неверно...
CrashLogger
06.04.2023 13:29+6Если контроллер заменяет несколько корпусов логики и стоит дешевле - то почему бы и нет ?
Wesha
06.04.2023 13:29+4Так можно дойти и "если Raspberry Pi может издавать писк..." Впрочем, некоторые уже дошли.
LAutour
06.04.2023 13:29+2Может быть снят с производства, может запоротоься прошивка во флеше или запороть контроллер при прошивке, для прошивки может требовать программатора.
Iustinianus
06.04.2023 13:29+1Если это одиночное изделие для личного использования - с уважением отношусь к любой реализации, хоть установки отдельного Raspberry Pi для контроля одной физической кнопки.
Если предполагается некая (хотя бы опытная, не говоря о серийной) партия - желательно повышать технологичность производства, и вот тут все становится не так однозначно просто, ибо микроконтроллер требует разработки прошивки (в которой впоследствии могут вскрыться баги) и непосредственно программирования (для которого надо усложнять плату или паять уже прошитый микроконтроллер).
LAutour
06.04.2023 13:29Кстати еще: а вдруг снова кризис полупроводников? Когда все более-менее сложное резко дорожает и уходит в дефицит.
Rinsewind
06.04.2023 13:29Тоже так считал, пока не столкнулся с тем, что МК, банально, дешевле. Ну, или извольте ждать доставку с китая.
sterr
06.04.2023 13:29+1После ядерного апокалипсиса будет куча программистов на верилогах и пайтонах. Но программировать будет не на чем. Сейчас счет транзисторов уже идет на миллиарды в устройствах. И что такое по сравнению с этим ЛА3.
Я ваших институтов не кончал. И дипломная работа у меня была - таблица Менделевия на коммутаторных лампочках, переключаемых галетниками. Но все логические элементы я выучил сам. Сначала TTL, потом CMOS, потом на работе PMOS или NMOS уже не помню. 172 серия. K580 (уродство еще то), Z80, Ну и поперло. Лет эдак 15 назад освоил лампы. Сейчас вот ардуино, ESP, STM. Если интересно и есть желание, почему бы и не учиться.
Но любимая книга до сих пор Шило.
HardWrMan
06.04.2023 13:29+32И-НЕ, он же 2NAND - единственный базовый элемент, из которого можно построить любой другой элемент любой сложности. Практическое доказательство NANDputer: https://proftomcrick.com/2013/03/31/nandputer-a-computer-built-entirely-from-nand-gates/
https://blog.adafruit.com/2013/03/15/nandputer-functionally-complete-and-absolutely-necessary/
thevlad
06.04.2023 13:29+9Извините за душноту, но еще и NOR.
PS: хотя наверное вы имели ввиду достаточно одного базового элемента NAND, чтобы собрать любую логическую схему. Из элементов с двумя входами и одним выходом, только NAND и NOR, обладают данным свойством.
MGolubev
06.04.2023 13:29+3Извините, что к вам обращаюсь, но ещё и XOR...
Вообще-то функциональная полнота (functional completeness) двоичной функции с двумя аргументами означает, что все остальные 15 функций можно реализовать с использованием только этой функции.
HardWrMan
06.04.2023 13:29+2Тоже верно, но XOR это сложный элемент, который состоит из NAND, полусумматор. А речь за базовый элемент минимальной сложности для реализации в кремнии.
MGolubev
06.04.2023 13:29А я вообще вёл речь про логические функции...
По поводу сложности в кремнии - я сравнил время задержки у микросхем 7400 (4 x NAND) и 7486(4 x XOR); 7486 проигрывает процентов на 30-40, но никак не в три раза.
HardWrMan
06.04.2023 13:29Заглянул в библию от TI, вот х00:
А вот х86:
Естественно, никто не будет собирать XOR в чипе из базовых элементов. Даже в кремний сложного КМОП чипа сейчас либа CELLS не делает эквивалентную схему из 2И-НЕ, там оптимизированная схема с мультиплексором. Поэтому, реальное время задержки не будет в разы отличаться, однако можно заметить, что оно разное для разных состояний вывода.
thevlad
06.04.2023 13:29Нет functional completeness означает, что можно реализовать любую функцию, и все 16 в частности. Xor на сколько я понимаю такой функцией не является.
https://stackoverflow.com/questions/10276892/are-the-xor-and-not-gates-logically-complete
Но если вы с этим не согласны, можете показать как реализуется на xor "базис": NOR,NAND или OR/AND/NOT.
https://electronics.stackexchange.com/questions/140684/construct-an-and-gate-from-xor-gates
MGolubev
06.04.2023 13:29Извините, погорячился. Там для функциональной полноты нужны ещё константа 1 и конъюнкция, и тогда получится алгебра Жегалкина.
HardWrMan
06.04.2023 13:29Да, вы правы. Но NAND это 74х00, а NOR это 74х02. Считается, что NAND первичнее, хотя по сложности они сопоставимы. В кремнии они просто зеркальные.
Serge78rus
06.04.2023 13:29+1Это в КМОП они "зеркальные", а в ТТЛ вовсе нет. Сама схемотехника входной цепи ТТЛ в виде многоэмиттерного транзистора, реализующего функцию И, обуславливает то, что в ТТЛ И-НЕ является базовым элементом. А вот схемотехника КМОП действительно симметричная и сложность реализации что И-НЕ, что ИЛИ-НЕ там одинаковая.
Кстати, в эпоху РТЛ (кто не застал — это резисторно-транзисторная логика) базовым элементом был ИЛИ-НЕ, что тоже обуславливалось схемотехникой.hw_store
06.04.2023 13:29вот только на днях у себя в ф***буке писал про РТЛ и кратенько её особенности. (А после ещё и про ДТЛ)
smart
06.04.2023 13:29+7Как помню из универа, в Булевой алгебре операция И-НЕ называется "штрих Шеффера"... а для тех, кто хочет попробовать создать компьютер из одной только И-НЕ (NAND) без проводов и паяльника, есть прекрасное развлечение https://nandgame.com/
Hlad
06.04.2023 13:29+1Есть ещё "Стрелка Пирса". Тоже "базис из одного элемента". Прочно всё-таки дискретная математика в голове заседает...
diakin
06.04.2023 13:29-11Еще за ЭТО-1 много давали.
зы. А что минусовать-то? Рынок есть рынок!engine9
06.04.2023 13:29+16Потому что к металлистам у электронщиков отношение как к не очень умным варварам и вандалам, уничтожающим техническое наследие ради наживы.
Ваш Кэп.diakin
06.04.2023 13:29Ну, на эти деньги можно было купить что-нибудь нужное. Одними км-ками сыт не будешь.
engine9
06.04.2023 13:29+2Это тема, скорее, эмоциональная, чем рациональная (я именно про отношение).
Проблема комплексная и социокультурного характера. Не от хорошей жизни люди приходят к таким способам заработка как дербан приборов и "химичинье" в гараже токсичных реактивов.
Lunathecat
06.04.2023 13:29+2Один знакомый, кстати, по профессии связанный с химией и хорошо ею владеющий, около 30 лет назад попробовал осуществить аффинаж. У него получилась редкая химическая реакция, которой он не ожидал, - гремучее золото. Результат - инвалидность. Так что подпольный аффинаж не только токсичный и противозаконный, но и взрывоопасный.
carbonarium
06.04.2023 13:29+2Все материалы в аффинаже, в т.ч. подпольном, используются в водных растворах и влажных осадках. "Редких химических реакций" в такой технологии нет.
Получать фульминаты несложно, это верно, но случайно - невозможно. А фульминат золота случайным образом невозможно в принципе. Поэтому " ...по профессии связанный с химией и хорошо ею владеющий..." вызывает у меня определенные сомнения.
Будьте любезны чуть больше подробностей, уважаемый.
smoluks4096
06.04.2023 13:29+3Если бы у всех лабораторий и любителей были бы деньги на современное оборудование, всем было бы пофиг. Проблема в том, что многие продолжают работать на дешевом советском наследии и конечно же им хочется, чтобы его осталось больше
Yak52
06.04.2023 13:29+4Давайте уж тогда вспомним, что изначально (по совсем старому ГОСТу) эта замечательная микросхема имела наименование К1ЛБ553
le2
06.04.2023 13:29+11Стрелка Пирса и Штрих Шеффера - два базовых равноценных кирпича на которых можно решить любую вычислимую задачу.
Исторически весь этот синтез вылез в 19 веке из проектирования телеграфных линий. Как минимизировать количество релейных усилителей.
В профессиональной электронике все эти "микросхемы малой степени интеграции" являются бесполезными умениями. Максимум используется как буферы да и то если есть на борту триггеры Шмидта, еще как триггер флип-флоп для цифрового включения всего устройства, ну и одновибраторы довольно часто.
"я сделаю на одном транзисторе или зачем здесь микроконтроллер?" - подойдет для журнала "Радио". В остальных случаях нужна еще защита от дурака, для обеспечения надежности и для прохождения всевозможных сертификационных испытаний.
У меня был только единственный случай в карьере когда нужно было синтезировать некий нестандартный коммутатор сигналов, натурально по карте Карно, или как там... синтезировал на нескольких микросхемах, посчитал задержки, убедился в отсутствии состязаний, но требования на устройство переиграли и работа отправилась на помойку.
aumi13
06.04.2023 13:29+1помню на 1м курсе купил магнитофон и в кассетоприемник напихал светодиодов, а схему управления на логических вентилях как раз и делал
Whitech
06.04.2023 13:29+1Дочитал до конца, все ждал что апогеем будет RS-триггер на ЛА3.
Но почему-то нет.
Почему? Ведь именно этим было логично закончить?
Почему в следующей статье сразу D-триггер? Мне кажется, Вы пропускаете важное.dmitriyrudnev Автор
06.04.2023 13:29+7Всему своё время: RS-триггер, как основа D-триггера, будет в следующей части сразу после описания реализации "полного" сумматора на элементах 2И-НЕ и примера, иллюстрирующего феномен "гонки состояний"
alex-open-plc
06.04.2023 13:29+3Ностальжи...
В моем детстве еще не были доступны 155ЛА... Но было много КТ315. Постигая цифровую технику из них лепил И-НЕ, на картонке. А из этого все остальное. И триггеры, и сумматоры...
begin_end
06.04.2023 13:29+1Кстати, К155ЛА3 производилась очень долго (есть вероятность, что даже сейчас). Последним, кто ее делал, был Минский ОАО "Интеграл".
Последний образец, который покупался — 2010 года.Некоторые мои ЛА3ы:
RV3EFE
06.04.2023 13:29Спасибо за статью! Сам часто, даже в нынешний век микроконтроллеров, использую логику, и на мой взгляд это более оправданно.
tormozedison
06.04.2023 13:29"практически любое цифровое устройство можно собрать только на микросхемах К155ЛА3"
Можно-то можно, всё упирается в требуемое количество. Один чувак хотел собрать кнопочный номеронабиратель так собрать, потому что про всю остальную 155 серию просто не знал. Не дочитал ещё. У него по расчётам увесистая коробка такая получилась. Потом узнал о готовых счётчиках, дешифраторах, коробка похудела заметно...
sinc
Можно и аналоговый усилитель собрать.
dmitriyrudnev Автор
Вы правы! Третья часть публикации будет про аналоговый режим работы к155ла3 :)
Zed-nsk
А еще я в свое время строил цифровые фильтры на них)
shadovv76
еще упомяните возможности умножения частоты за счет задержки переключения, когда сигнал раздваивается и часть идет через серию инверторов а часть по укороченной линии потом по или складываются прямой и задержанный сигнал. Я на этом эффекте в 95 г. курсач сделал в универе, из-за того что прогуляв лекцию с дифцепочками не знал, что нужно нелинейные элементы использовать. Препод от изящности решения взял меня в оборот и впоследствии в аспирантуру. Вот так ЛА3 повлияла на судьбу :)
akadenis
Этот принцип сделать 1 шт, чтоб работала, показать, и никогда не запустить в серию, потому что невозможно обеспечить допуски параметров (в вашем случае у разных микросхем будут разные задержки) привел к тому, что мы имеем в стране сегодня. Т.е. много слов и ничего.
shadovv76
"Т.е. много слов и ничего"
прошу Вас покажите Ваши дела?
Все что собрано на этой логике, в том числе, и серийно без этой задержки не останется. Нормы точности параметров элементов выбираются под поставленную задачу.