Логические элементы интегральных микросхем
Логическими элементами (ЛЭ) называют электронные схемы, выполняющие логические операции с цифровыми сигналами, имеющими два значения; U0 (логический нуль) и U1 (логическая единица). Основными логическими операциями являются:
логическое отрицание (инверсия, операция НЕ), логическое сложение (дизъюнкция, операция ИЛИ) и логическое умножение (конъюнкция, операция И). Комбинация логических операций НЕ и ИЛИ позволяет осуществить более сложную операцию ИЛИ—НЕ. Сочетание операций НЕ и И приводит к логической операции И—НЕ. Логическую операцию НЕ осуществляет рассмотренный ранее электронный ключ. Логический элемент, выполняющий эту операцию, называют инвертором. Условные графические обозначения ЛЭ показаны на рис. 8.16.
Базовыми для построения ЛЭ являются электронные ключи. Основной характеристикой ЛЭ является рассмотренная ранее передаточная характеристика с той лишь разницей, что она представляет зависимость выходного напряжения от напряжения на одном из входов при постоянных напряжениях на остальных входах.
Параметрами ЛЭ являются:
□ коэффициент объединения по входу Коб ;
□ коэффициент разветвления по выходу Кразв ;
□ среднее время задержки распространения сигнала tэд.р.ср. ;
□ логический перепад 
;
□ пороговые напряжения 
и 
;
□ статическая помехоустойчивость 
и 
;
□ потребляемая мощность 
, где 
и 
— мощности, потребляемые при подаче на вход напряжений U0 и U1;
□ работа переключения 
.
Помимо электрических параметров ЛЭ характеризуются конструктивно-технологическими, к которым относятся:
□ относительная площадь, выражаемая числом литографических квадратов состороной 
,
где — минимальный топологический размер, определяемый уровнем технологии;
□ количество основных технологических операций, используемых при изготовлении микросхемы.
Простейшим логическим элементом является схема транзисторной логики с непосредственными связями (ТЛНС), основанная на параллельном соединении транзисторных ключей с общей коллекторной нагрузкой (рис. 8.17). Управляющие сигналы х1 и х2 подаются на базы транзисторов VT1и VT2 с коллекторов предыдущих ЛЭ. Если на входы х1 и х2 поданы сигналы 
, то транзисторы VT1 и VT2 заперты, ток от источника 
течет через резистор Rк в базовую цепь транзистора VT3 и на выходе ЛЭ устанавливается напряжение 
. Если на одном из входов действует высокий уровень 
то соответствующий транзистор открывается и на выходе ЛЭ устанавливается напряжение 
, недостаточное для отпирания транзистора VT3. Такой же уровень получается при отпирании обоих транзисторов. Следовательно, ЛЭ выполняет операцию ИЛИ—НЕ.
