Микросхемы только одного типа логики МОП (К176) и логики КМОП (К561). Главное отличие этих микросхем состоит в том, что все логические элементы микросхем К176 (К561) построены на полевых транзисторах с изолированными затворами. А каскадам на полевых транзисторах свойственно практически бесконечное входное сопротивление (пренебрежительно малый входной ток) и минимальный ток потребления по питанию (микроамперы).


Поэтому К176 и К561 очень удобны в применении и большинство любительских конструкций строится именно на них, потому что можно сделать конструкцию, которая будет питаться от одной батарейки более года, практически не потребляя её энергии.

Но им свойственен и недостаток, — они не могут работать на высоких частотах, на частотах выше 1-3 МГц они начинают искажать форму импульсов, работать с ошибками, их ток потребления сильно возрастает, и с дальнейшим ростом частоты они вообще перестают функционировать.

Значительно раньше появились микросхемы логики ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), логические элементы которых построены на биполярных транзисторах.

Такие микросхемы потребляют высокие токи (единицы-десятки миллиампер), у них малое входное сопротивление, а следовательно и большой входной ток. Но ТТЛ могут работать на значительных частотах, до 30 МГц и выше. И благодаря этому обстоятельству, зародившиеся в 70-х годах, они по прежнему продолжают производиться и совершенствоваться.

Наиболее распространенные и доступные микросхемы ТТЛ, — это серия К155 и её усовершенствованная, более современная серия К555.

К155 и К555 внешне очень похожи на микросхемы серий К176 и К561, они имеют такие же пластмассовые корпуса с 14-ю и 16-ю выводами, и логика действия во многом сходная, разница в функциональном составе и электрических параметрах. Напряжение питания должно быть строго 5 В (4,7...5,3В). Напряжение логической единицы лежит в пределах 2,4...5 В, логического нуля 0...0.4 В.

Если один из входов микросхемы серии К155 (К555) никуда не подключить, то микросхема это обстоятельство воспринимает как логическую единицу, и нет никаких третьих, высокоомных, состояний, которые есть у микросхем К176 и К561. Если измерить напряжение на таком никуда не подключенном входе, то окажется в пределах 2.4...3В, то есть логическая единица.

Рис.3
Поэтому входной ток логической единицы так мал (по паспорту не более 0,1 mА), хотя на самом деле его может и не быть вовсе. Другое дело - логический нуль, входной ток логического нуля может достигать 2 mА.

То есть, если воспользоваться Законом Ома, то можно рассчитать, что для того чтобы состояние входа микросхемы К155 (К555) изменить на нулевое, нужно соединить этот вход с минусом питания через резистор сопротивлением не более 1,5 кОм.

Можно сказать, что микросхемы К155 (К555) управляются нулями. Чтобы представить это наглядно обратимся к рисунку 1. Когда контакты тумблера S1 не замкнуты вход инвертора D1 никуда не подключен, и это означает что на входе единица, поэтому на выходе будет ноль. Если тумблер S1 замкнет контакты, то вход инвертора соединиться с минусом питания, и это будет уже логический нуль, а на выходе (по логике работы инвертора) будет единица.

Поскольку основное усилие нужно прилагать чтобы переводить вход элемента микросхемы К155 (К555) в состояние логического нуля, а на единицу вообще можно энергию не тратить, то и выходные токи единицы и нуля выходов этих микросхем тоже существенно отличаются. Выходной ток единицы около 1,6 mА, а выходной ток нуля около 16 mА.

Для экспериментов с микросхемами К155 (К555) нужен источник постоянного стабильного напряжения 5 В. Можно использовать сетевой адаптер, выдающий такое напряжение. Но если адаптора выдающего именно 5 В нет, а есть другой, например на 10 В или на другое напряжение больше 7 В, то его тоже можно использовать, а напряжение на микросхемы подавать через стабилизатор напряжения 5 В, собранный на одной микросхеме-стабилизаторе КР142ЕН5А (рисунок 2).

Микросхема К155ЛН1 (К555ЛН1) - микросхема, по функциональному назначению, аналогична микросхеме К561ЛН2, она содержит шесть инверторов, и даже её разводка элементов по выводам (рисунок 3) такая же как у микросхемы К561ЛН2.

Рис.4
Поскольку микросхемы К155 (К555) имеют достаточно высокий выходной ток нуля, то для наблюдения за состоянием выхода микросхемы можно использовать светодиод (рисунок 4), который будет светиться когда на выходе элемента нуль, и гаснуть когда единица.

Собрав схему, показанную на рисунке 4 можно экспериментально определить минимальный входной ток логического нуля, при котором происходит изменение логического состояния инвертора.

Установить движок переменного резистора R1 в положение максимального сопротивления и наблюдая за светодиодом VD1 постепенно перемещайте движок в обратном направлении.

Как только светодиод погаснет посмотрите на показания миллиамперметра Р1 (или мультиметра, включенного на предел 20 mА). Должно быть где-то 1-2 mА. Это и будет входной ток нуля для конкретной микросхемы.

Рис.5
Понятно, что при таких больших входных токах невозможно построить мультивибратор в котором RC-цепь будет состоять из высокоомного резистора и конденсатора относительно небольшой емкости.

Потому что слабые токи, протекающие через высокоомный резистор микросхемой ТТЛ восприниматься не будут. Её низкоомный вход просто зашунтирует такую цепь и останется в состоянии логической единицы.

Поэтому, чтобы сделать мультивибратор нужно чтобы резистор RC цепи имел сопротивление не более 2 кОм. Так, что для того чтобы этот мультивибратор выдавал на выходе частоту около 1 Гц потребуется конденсатор большой емкости, — 100..220 мкФ (рисунок 5).