Logik

Im technischen Sinne bedeutet Logik die Verknüpfung von digitalen Signalen im Sinne der drei logischen Grundformen Konjunktion, Disjunktion und Negation nach den Gesetzen der Booleschen Algebra.

Digitale Logiken und deren Funktionen

Die logischen Verknüpfungen wie das AND-Gatter, das OR-Gatter oder das NOT-Gatter sind technisch realisiert durch so genannte digitallogische integrierte Schaltungen (ICs) in unterschiedlicher Technik und mit verschiedenen Integrationsdichten. Bei den Schaltungstechniken gibt es Logiken, die auf Dioden, Transistoren und Widerständen oder auf Kombinationen dieser Bauelemente basieren und die sich in der Art der Kopplung innerhalb der Logik unterscheiden. Bekannte Logiktechniken sind die TTL-Logik, die DTL-Logik, die RTL-Logik, die DRL-Logik, die ECL-Logik und die DCTL-Logik.

Die Logiken unterscheiden sich hinsichtlich der Höhe und der Polarität der Versorgungsspannung, so arbeiten ECL-Logiken mit negativer Betriebsspannung und TTL-Logiken mit positiver. Außerdem ist der Pegel für die logischen Zustände unterschiedlich und abhängig von der Logik und der Technologie. Bei CMOS wird der HI-Pegel beispielsweise erst bei +3 V erkannt; im Gegensatz dazu erkennen TTL-Logiken bereits einen HI-Pegel von +2,0 V am Eingang. Andere Logiken wie ECL-basierte und NMOS haben negative Schaltpegel. Das bedeutet, dass verschiedene Logikbausteine nicht kompatibel sind und nur über Anpassungsschaltungen miteinander verbunden werden können.

Funktionsgleichungen für Logikschaltungen

Weitere wichtige Kriterien von Logiken sind die Schaltgeschwindigkeit, die Verlustleistung pro Logikschaltung, die Anzahl der Eingänge sowie das Fan-in und Fan-out von Ein- und Ausgängen. Die schnellsten Logiken sind emittergekoppelt, die Schaltzeiten von unter einer Nanosekunde haben, PMOS hingegen liegt bei 40 ns und mehr. Die schnellen Logiken haben dagegen eine wesentlich höhere Leistungsaufnahme. ECL-Logiken liegen mit 50 mW/Gatter am oberen Ende, CMOS hingegen mit wenigen Nanowatt am unteren Ende.