منطق دیود-ترانزیستور

این مقاله در حال ترجمه از ویکی انگلیسی است لطفا حذف نشود.

شماتیک گیت DTL NAND پایه دو ورودی. مقاومت‌های R3، R4 و V− ولتاژ خروجی مثبت طبقه DL ورودی را به زیر زمین منتقل می‌کنند (تا ترانزیستور را در ولتاژ ورودی پایین قطع کنند).

منطق دیود-ترانزیستور ( DTL ) دسته‌ای از مدارهای دیجیتال است که جد مستقیم منطق ترانزیستور-ترانزیستور محسوب می‌شود. این منطق به این دلیل به این نام خوانده می‌شود که توابع گیتینگ منطقی AND و OR توسط منطق دیود انجام می‌شوند، در حالی که وارونگی منطقی (NOT) و تقویت (فراهم کردن بازیابی سیگنال) توسط ترانزیستور انجام می‌شود (برخلاف منطق مقاومت-ترانزیستور (RTL) و منطق ترانزیستور-ترانزیستور (TTL).

پیاده‌سازی‌ها

مدار DTL نشان داده شده در تصویر اول شامل سه مرحله است: یک مرحله منطقی دیود ورودی (D1، D2 و R1)، یک مرحله تغییر سطح میانی (R3 و R4) و یک مرحله تقویت‌کننده امیتر مشترک خروجی (Q1 و R2). اگر هر دو ورودی A و B بالا باشند (منطق ۱؛ نزدیک V+)، دیودهای D1 و D2 بایاس معکوس می‌شوند. سپس مقاومت‌های R1 و R3 جریان کافی برای روشن کردن Q1 (هدایت Q1 به اشباع) و همچنین جریان مورد نیاز R4 را تأمین می‌کنند. یک ولتاژ مثبت کوچک روی بیس Q1 وجود خواهد داشت ( VBE ، حدود ۰.۳ ولت برای ژرمانیوم و ۰.۶ ولت برای سیلیکون). جریان کلکتور ترانزیستور روشن، خروجی Q را به پایین می‌کشد (منطق ۰؛ VCE(sat) ، معمولاً کمتر از ۱ ولت). اگر یکی یا هر دو ورودی پایین باشند، حداقل یکی از دیودهای ورودی هدایت می‌کند و ولتاژ را در آندها به مقداری کمتر از حدود ۲ ولت می‌رساند. سپس R3 و R4 به عنوان یک تقسیم کننده ولتاژ عمل می‌کنند که ولتاژ بیس Q1 را منفی می‌کند و در نتیجه Q1 را خاموش می‌کند. جریان کلکتور Q1 اساساً صفر خواهد بود، بنابراین R2 ولتاژ خروجی Q را به سمت بالا (منطق ۱؛ نزدیک به V+) می‌کشاند.

منطق دیودی اولیه با اینورتر ترانزیستوری

مدارهای منطقی NAND و NOR DTL همانطور که در کارت‌های IBM 608 استفاده می‌شوند. نمادهای ترانزیستور PNP و NPN همان‌هایی هستند که توسط IBM استفاده می‌شوند. [۱]

تا سال ۱۹۵۲، IBM ترانزیستورها را با اصلاح دیودهای ژرمانیوم موجود در بازار تولید می‌کرد و پس از آن، کارخانه تولید ترانزیستورهای اتصال آلیاژی خود را در پوگکیپسی تأسیس کرد. [۲] [۳] در اواسط دهه ۱۹۵۰، از منطق دیودی در IBM 608 استفاده شد که اولین کامپیوتر تمام ترانزیستوری در جهان بود. یک کارت واحد، چهار مدار دو طرفه یا سه مدار سه طرفه یا یک مدار هشت طرفه را در خود جای می‌داد. همه سیگنال‌های ورودی و خروجی سازگار بودند. مدارها قادر به تعویض قابل اعتماد پالس‌ها به باریکی یک میکروثانیه بودند.

طراحان کامپیوتر هدایت D-17B مدل ۱۹۶۲، تا حد امکان از منطق دیود-مقاومت استفاده کردند تا تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده را به حداقل برسانند.

گسسته

IBM 1401 (که در سال 1959 معرفی شد [۴] ) از مدارهای DTL مشابه مدار نشان داده شده در تصویر اول استفاده می‌کرد. [۵] IBM این منطق را "منطق دیود ترانزیستور مکمل" (CTDL) نامید. [۶] CTDL با متناوب کردن گیت‌های مبتنی بر NPN و PNP که روی ولتاژهای منبع تغذیه مختلف کار می‌کردند، از مرحله تغییر سطح (R3 و R4) اجتناب کرد. مدارهای مبتنی بر NPN از +6V و -6V استفاده می‌کردند و ترانزیستور در نزدیکی -6V سوئیچ می‌کرد، مدارهای مبتنی بر PNP از 0V و -12V استفاده می‌کردند و ترانزیستور در نزدیکی 0V سوئیچ می‌کرد. بنابراین، به عنوان مثال، یک گیت NPN که توسط یک گیت PNP هدایت می‌شود، ولتاژ آستانه -6V را در وسط محدوده 0V تا -12V می‌بیند. به طور مشابه، برای گیت PNP، سوئیچینگ در 0V که توسط محدوده 6V تا -6V هدایت می‌شود، انجام می‌شود. 1401 از ترانزیستورها و دیودهای ژرمانیوم در گیت‌های پایه خود استفاده می‌کرد. [۷] مدل ۱۴۰۱ همچنین یک سلف به صورت سری با R2 اضافه کرد. [۷] [۸] بسته‌بندی فیزیکی از سیستم ماژولار استاندارد IBM استفاده می‌کرد.

یکپارچه

در یک نسخه مدار مجتمع از گیت DTL، R3 با دو دیود تغییر سطح که به صورت سری متصل شده‌اند، جایگزین شده است. همچنین پایین R4 به زمین متصل شده است تا جریان بایاس برای دیودها و یک مسیر تخلیه برای بیس ترانزیستور فراهم کند. مدار مجتمع حاصل با یک ولتاژ منبع تغذیه واحد کار می‌کند. [۹] [۱۰] [۱۱]

در سال ۱۹۶۲، شرکت سیگنتیکس خانواده سری SE100، اولین محصول این شرکت و اولین خانواده تراشه DTL با حجم بالا را معرفی کرد. در سال ۱۹۶۴، شرکت فیرچایلد خانواده میکرولوجیک DTμL سری ۹۳۰ را منتشر کرد که دارای مصونیت نویز بهتر، قالب کوچکتر و هزینه کمتر بود. این خانواده از نظر تجاری موفق‌ترین خانواده DTL بود و توسط سایر تولیدکنندگان IC کپی شد. [۱۲] [۱۳]

بهبود سرعت

یک ساعت دیجیتالی که فقط با ترانزیستورها، دیودها و مقاومت‌های گسسته ساخته شده است، بدون مدار مجتمع. این ساعت از ۵۵۰ دیود سوئیچینگ و ۱۹۶ ترانزیستور برای تقسیم ۶۰ استفاده می‌کند. فرکانس خط برق هرتز را تا یک پالس در ثانیه کاهش داده و نمایش ساعت، دقیقه و ثانیه را فراهم می‌کند.

تأخیر انتشار DTL نسبتاً زیاد است. وقتی ترانزیستور از حالت بالا بودن همه ورودی‌ها به حالت اشباع می‌رود، بار در ناحیه بیس ذخیره می‌شود. وقتی از حالت اشباع خارج می‌شود (یک ورودی پایین می‌رود) این بار باید حذف شود و بر زمان انتشار تأثیر می‌گذارد.

یک راه برای افزایش سرعت DTL، اضافه کردن یک خازن کوچک "افزایش سرعت" در دو سر R3 است. خازن با حذف بار ذخیره شده در بیس، به خاموش شدن ترانزیستور کمک می‌کند؛ خازن همچنین با افزایش محرک اولیه بیس، به روشن شدن ترانزیستور کمک می‌کند. [۱۴]

راه دیگر برای سرعت بخشیدن به DTL، جلوگیری از اشباع ترانزیستور سوئیچینگ است. این کار را می‌توان با یک گیره بیکر انجام داد. گیره بیکر به نام ریچارد اچ.بیکر، که آن را در گزارش فنی خود در سال ۱۹۵۶ با عنوان «مدارهای سوئیچینگ با حداکثر راندمان» توصیف کرد. [۱۵]

در سال ۱۹۶۴، جیمز آر. بیارد حق ثبت اختراع ترانزیستور شاتکی را به ثبت رساند. [۱۶] در حق ثبت اختراع خود، دیود شاتکی با به حداقل رساندن بایاس مستقیم در محل اتصال ترانزیستور کلکتور-بیس، از اشباع ترانزیستور جلوگیری می‌کرد و در نتیجه تزریق حامل اقلیت را به مقدار ناچیزی کاهش می‌داد. این دیود همچنین می‌توانست در همان قالب مجتمع شود، طرح‌بندی فشرده‌ای داشت، هیچ ذخیره‌سازی بار حامل اقلیتی نداشت و سریع‌تر از یک دیود اتصال معمولی بود. حق ثبت اختراع او همچنین نشان داد که چگونه می‌توان از ترانزیستور شاتکی در مدارهای DTL استفاده کرد و سرعت سوئیچینگ سایر طرح‌های منطقی اشباع، مانند شاتکی-TTL را با هزینه کم بهبود بخشید.

ملاحظات مربوط به رابط کاربری

یک مزیت عمده نسبت به منطق مقاومت-ترانزیستور قبلی، افزایش ورودی-فن است. علاوه بر این، برای افزایش خروجی-فن، می‌توان از یک ترانزیستور و دیود اضافی استفاده کرد. [۱۷]

همچنین ببینید

منابع

  1. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  2. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  3. ↑ Bo Lojek, History of Semiconductors, pp. 60-61, Springer Science & Business Media, 2007 شابک ‎۳۵۴۰۳۴۲۵۸۳.
  4. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  5. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  6. ↑ Bo Lojek, History of Semiconductors, pp. 60-61, Springer Science & Business Media, 2007 شابک ‎۳۵۴۰۳۴۲۵۸۳.
  7. 1 2 IBM 1401 logic بایگانی‌شده در ۲۰۱۰-۰۸-۰۹ توسط Wayback Machine Retrieved on 2009-06-28.
  8. ↑ {{cite book}}: Empty citation (help)
  9. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  10. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  11. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  12. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  13. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  14. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  15. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  16. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  17. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.

مطالعه بیشتر

پیوندهای خارجی

This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.