CMOS Lojik entegreleri(40XX)

CMOS Lojik entegreleri(40XX)
CMOS entegreler 40 serisi ile belirtilirler. 4 'den sonraki rakamlar IC 'nin fonksiyonunu yani ne tür lojik kapı kullanılacağım gösterir. Entegre üzerindeki B harfi geliştirilmiş koruma düzeni olduğunu gösterir. B kodlu CMOS lar endüstriyel uygulamalar için çok uygundur. Fet-Mosfet mantığına göre dizayn TTL entegresinin daha gelişmiş şeklidir. Ancak çalışma hızları (yayılım hızları) oldukça yavaştır. TTL ve ECL ye göre CMOS ideal bir mantık entegresidir. Oldukça geniş bir besleme aralığında çalışır ( 3 - 18V). Çalışırken çok küçük güç kullanır. CMOS ' ların giriş empedansları oldukça yüksektir. Ancak bu durumun sakıncalı tarafı da vardır. Yüksek giriş empedansı nedeniyle kullanılmayan uçlar üzerinde gerilim yüklenmesi olur. Entegre içerisinde kullanılmayan kapıların bağlantı uçları besleme hattına bağlanmalıdır. Aksi taktirde istenmeyençıkışlar meydana gelir. ECL Lojik Entegre (10000) ECL tipi lojik entegreler günümüzde kullanılan en hızlı entegrelerdir. Çalışma hızı 500 MHZ'e kadar çıkabilir. Çok hızlı olmalarına rağmen gerilim seviyeleri dengesizdir. Devre plaketi üzerine yerleştirme planı çok iyi yapılmalıdır.Gürültü başlıkları TLL ve CMOS a göre iyi değildir. Bu sakıncalarından dolayı çok yüksek hızı gerektiren durumlar dışında endüstride çok yaygın olarak kullanılmazlar. ECL 10000 serisi ile adlandırılır. -5V luk kaynakla beslenir, ECL nin başka bir avantajıda birbirinin tersi olan iki çıkışının olmasıdır.
TTL ve CMOS Entegrelerinin karşılaştırılması:
ÖZELLİKLERİ TIL CMOS
Besleme voltajı 5V DC 3 V -18 V DC
Gerekli akım Miliamper Mikroamper
Giriş empedansı Düşük Çok yüksek
 Anahtarlama hızı Hızlı Yavaş
Çıkış kapasitesi 10 50 
Güç harcaması 20mW 2mW
Tetikleme palsi 50MHz 25MHz
Besleme toleransı %20 %50
Çıkış kapasitesi: Bu değer TTL içİn 10 'dur. Yani bir adet TTL çıkışından 10 adet başka bir TTL devresi girişi beslenebilir. Çıkış empedansı yüksekolan CMOS da bu adet 50 dir.
Kullanılmayan uçlar : TTL ve CMOS entegrelerinin kullanılmayan uçları kesinlikle boşta bırakılmamalıdır. Uygulamada kullanılmayan uçlar kaynağın (+) veya (-) ucuna bağlanır. Aksi durumda entegrelerin çıkışlarında istenmeyen durumlar ortaya çıkar.
LOJİK ENTEGRELER Entegre Bir çok sistemin bir araya gelerek bir bütün oluşturmasından meydana gelmiştir. Entegreler; elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç, kondansatör ve diyot gibi devre elemanlan içeren ve yonga adı verilen yarı iletken bir kristaldir. Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerine bağlanarak bir devre oluştururlar. Oluşan bu devrenin uygun yerlerinden dışarıya bacaklar (pinler) çıkarılır. Daha sonra yonga l veya plastik bir kılıfla kaplanarak dış etkenlerden korunur. Böylece bir entegre devre elde edilmiş olur. Elde edilen bu entegrenin, boyutları ve aynı ölçüde de maliyeti oldukça azalmıştır. Günümüz teknolojisinin gelişmesinde entegre devrelerin çok önemli bir yeri vardır. Entegrelerin maliyetlerinin ve boyutlarının her geçen gün küçülmesi, çalışma hızlarının çok yüksek olması endüstrideki kullanım alanını da o kadar büyütmektedir. Entegreler, kısaca Integrated Circuit kelimelerinin baş harfleri olan lC harfleriyle simgelenirler. IC ler genellikle standart paketlere sahip olup, dışarıya çıkanlan bacak sayıları 8 ile 200 arasında değişmektedir. Tüm entegre (IC) paketlerinin üzerinde nümerik kodlar vardır. Bu kodlar sayesinde entegrenin tipini ve içerisinde bulundurduğu devrenin özelliklerini öğrenebiliriz. Entegre devreler genel olarak iki kategoride toplanır. Bunlar; Lojik (mantık) entegreler ve doğrusal (lineer) entegrelerdir: Lineer entegreler ( örneğin opamplar ) genellikle gerilim yükseltme, doğrultma... vb gibi işlemlerde kullanılır. Lojik entegreler (sayısal entegreler) ise kapı devrelerinden oluşmuşlardır. Günümüzde sayısal (1-0) devrelerde lojik entegreler kullanılmaktadır. Entegrelerin düşük maliyet ve çok az yer kaplamaları nedeniyle elektronik endüstrisinde çok geniş kullanma alanları olduğunu söylemiştik. Bu devrelerden bazıları şunlardır; Güç yükselteçleri, sayıcılar, aritmetik üniteler, gerilim düzenleyiciler, radyo ve TV devreleri, işlemsel yükselteçler...vb. gibi birçok elektronik devrede kullanılır. Entegreler yapılarına göre de sınıflandırılır. Dış kılıflarına göre l, plastik ve seramik olmak üzere üç guruba ayrılır. Ancak seramik gövdeli entegreler kırılgan ve pahalı olmaları nedeniyle günümüzde kullanılmazlar. Entegreler bozuldukları zaman genellikle tamirleri yoluna gidilmez. Bozulan yapılabilmesi için standart soketler üretilmiştir. Bazı devrelerde entegreler,soketlerin üzerlerine monte edilir. Böylece entegrenin sökülmesi veya montajı çok daha pratik olur.Entegreler içerisinde kapasite oluşturmak ekonomik değildir. Çünkü bu devre elemanı entegre içerisinde fazla yer kaplar ve entegre boyutunun büyümesine sebeb olur. Lojik entegreler bünyelerinde bulundurdukları kapı sayısına göre de sınıflandırılırlar.Bunlar ; SSI (Küçük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 1 ile 20 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, 7400 modeli entegre içerisinde 4 adet nand kapısı bulunduru" MSI ( Orta Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 20 ile 100 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, flip-floplar, sayıcılar. LSI (Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 100 ile 10000 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin 4 ve 8 bitlik mikroişlemciler. VLSI ( Çok Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 10000 den Örneğin, 16-32 bitlik mikroişlemciler, hafıza devreleri, bilgisayar devreleri. Günümüzde bünyesinde 200 bin den fazla lojik kapı bulunduran entegre yongaları yapılabilmektedir. Her lojik kapının içerisinde en az 2 adet transistör bulunur. Bu durumda bir lojik entegre içerisinde yüzbinlerce transistör oluşturula bileceğini söyleyebiliriz. Örneğin Pentium mikroişlemcisi bünyesinde 5,5 milyon adet transistör bulundurur.  Her bir entegredeki temel devre NAND veya NOR kapısıdır. Lojik entegre adını kapı devrelerinin yapımında kullanılan elektronik ma1zemeden alır. Günümüzde kullanılan bazı entegre tipleri şunlardır ;1. RTL - (Resistör - Transistör Lojik) Direnç- Transistör mantığı
2. DTL Diod Transistör mantığı
3. RTL -( High - Threshold Lojik) Yüksek seviye mantığı
4. TIL -Transistör -Transistör mantığı
5. ECL - Emiter - Kuplaj mantığı
6. DCTL - Direkt - Kuplaj Transistör mantığı
7. MOS l- Oksit yarı iletken mantığı
8. CMOS - Tümler l yarı İletken Yukarıda saydığımız entegrelerin (lojik ailesi) karakteristik özellikleri (parametreleri) birbirinden çok farklıdır. Kuracağımız sistemin özelliklerine göre entegreyi seçeriz. Bunun için de entegrelerin parametrelerini bilmemiz gerekir. Şimdi bu parametreleri inceleyelim
1-Besleme voltajı (power supply voltage): Entegrenin besleme gerilimini belirler. Bazı entegrelerde besleme voltajının toleransı da belirtilebilir.
2- Yayılım gecikmesi (propagation delay): Bir lojik devrenin girişine verilen bilgiye göre çıkışın değişim hızını nano saniye cinsinden gösterir. Bir mantık kapısı kendi girişinde meydana gelen değişikliğe anında cevap vermez yani bir zaman gecikmesi olur. Bu gecikmeye yayılma gecikmesi denir. TTL için 5n sn dir PLC,bilgisayar v.b. yerlerde yayılım hızı maksimum olan devreler tercih edilir.
3-Güç harcaması (Power dissipation): Devrenin harcadığı güç miktarını gösterir. Harcanan güç mili watt cinsinden olur. Devrenin ça1ışma hızıyla doğru orantılı olarak değişir. (Pilli devrelerde minumum güç harcayan IC 'ler tercih edilir.)
4-Çıkış kapasitesi (Fon out): Devrenin çıkışına bağlanacak maksimum yük miktarını belirler. Çıkış kapasitesinin değeri lojik kapının çıkışına bağlanacak kapı adedini belirler.
5-Gürültü miktan (Noise immunity): Gürültümiktarı devrenin çıkışındaki bilgilerin hata oranını belirler. Yani çıkışta 1 değerli sinyal O değerli sinyal gibi veya bunun tersi gibi görünmesi durumu. Gürültü miktarı (milivolt cinsinden) ne kadar az olursa çıkış bilgileride o kadar hatasız olur. Kapınıngürültüyü bastırabilme kabiliyetine, o kapının gürültü başlığı denir.<
6-Pals frekansı (Clock frequency): Digital devrenin girişine uygulanacak tetikleme palsinin MHz cinsinden :frekansını belirler. İncelediğimiz parametrelere göre ideal bir entegrenin özelliklerini şu şekilde sayabiliriz :
1. Hızlı çalışmalı
2. Güç harcaması minimum olmalı
3. Ekonomik olmalı.
4. Isı değişmelerinden etkilenmemeli
5. İyi gürültü başlığı olmalı
6. Hata miktarı "O" olmalı.