Диодно-транзисторная логика - Diode–transistor logic
Диодно-транзисторная логика ( DTL ) - это класс цифровых схем, который является прямым предком транзисторно-транзисторной логики . Он называется так, потому что функция логического стробирования (например, И) выполняется диодной цепью, а функция усиления - транзистором (в отличие от RTL и TTL ).
Реализации
Схема DTL, показанная на рисунке, состоит из трех каскадов: входного диодного логического каскада (D1, D2 и R1), промежуточного каскада сдвига уровня (R3 и R4) и выходного каскада усилителя с общим эмиттером (Q1 и R2). Если на обоих входах A и B высокий уровень (логическая 1; рядом с V +), то диоды D1 и D2 имеют обратное смещение. Резисторы R1 и R3 затем будут подавать ток, достаточный для включения Q1 (переводить Q1 в насыщение), а также обеспечивать ток, необходимый для R4. На базе Q1 будет небольшое положительное напряжение (V BE , около 0,3 В для германия и 0,6 В для кремния). Коллекторный ток включенного транзистора затем подтянет выход Q к низкому уровню (логический 0; V CE (sat) , обычно менее 1 В). Если на одном или обоих входах низкий уровень, то по крайней мере один из входных диодов проводит и понижает напряжение на анодах до значения менее примерно 2 вольт. Затем R3 и R4 действуют как делитель напряжения, который делает базовое напряжение Q1 отрицательным и, следовательно, отключает Q1. Ток коллектора Q1 будет по существу нулевым, поэтому R2 поднимет выходное напряжение Q на высокий уровень (логическая 1; около V +).
Дискретный
В IBM 1401 (объявленном в 1959 г.) использовались схемы DTL, подобные схеме, показанной на рисунке. IBM назвала эту логику «транзисторной диодной логикой» (CTDL). CTDL избежал ступени сдвига уровня (R3 и R4) за счет чередования вентилей на основе NPN и PNP, работающих от разных напряжений источника питания. 1401 использовал германиевые транзисторы и диоды в своих основных затворах. 1401 также добавил индуктивность последовательно с R2. В физической упаковке использовалась стандартная модульная система IBM .
Интегрированный
В версии затвора DTL с интегральной схемой R3 заменен двумя последовательно включенными диодами смещения уровня. Также нижняя часть R4 соединена с землей, чтобы обеспечить ток смещения для диодов и путь разряда для базы транзистора. Результирующая интегральная схема работает от единственного источника питания.
В 1962 году Signetics представила семейство серии SE100, первые чипы DTL большого объема. В 1964 году Fairchild выпустила микрологическое семейство DTμL серии 930, которое имело лучшую помехоустойчивость, меньший размер кристалла и меньшую стоимость. Это было наиболее коммерчески успешное семейство DTL, скопированное другими производителями микросхем.
Улучшение скорости
Задержка распространения DTL относительно велика. Когда транзистор переходит в насыщение из-за высокого уровня входов, заряд сохраняется в базовой области. Когда он выходит из состояния насыщения (один вход становится низким), этот заряд должен быть удален, и он будет доминировать во времени распространения.
Один из способов ускорить DTL - добавить небольшой «ускоряющий» конденсатор через R3. Конденсатор помогает выключить транзистор, снимая накопленный базовый заряд; конденсатор также помогает включить транзистор, увеличивая начальную базу.
Другой способ ускорить DTL - избежать насыщения переключающего транзистора. Это можно сделать с помощью зажима Бейкера . Зажим Бейкера назван в честь Ричарда Х. Бейкера, который описал его в своем техническом отчете 1956 года «Коммутационные схемы с максимальной эффективностью».
В 1964 году Джеймс Р. Биард подал патент на транзистор Шоттки . В его патенте диод Шоттки предотвращал насыщение транзистора за счет минимизации прямого смещения на переходе коллектор-база транзистора, тем самым уменьшая инжекцию неосновных носителей до незначительной величины. Диод также мог быть встроен в тот же кристалл, он имел компактную компоновку, не имел накопителя заряда неосновных носителей и был быстрее, чем обычный диод с переходом. Его патент также показал, как транзистор Шоттки можно использовать в схемах DTL и повысить скорость переключения других схем с насыщенной логикой, таких как Schottky-TTL, при невысокой стоимости.
Соображения по взаимодействию
Основным преимуществом по сравнению с ранее применявшейся резисторно-транзисторной логикой является увеличенное разветвление . Дополнительно для увеличения разветвления можно использовать дополнительный транзистор и диод.
Смотрите также
Ссылки
дальнейшее чтение
- Проектирование и применение схем транзисторных переключателей ; Луи А. Делом; Texas Instruments и McGraw-Hill; 278 страниц; 1968; LCCCN 67-22955. (см. главу 10.7)
- Каталог 1964 Fairchild DTµL Micrologic; 36 страниц. (см. каталог)
- Каталог Fairchild 1965 года; 49 страниц. (см. страницы с 33 по 34)
- Полный сокращенный каталог Fairchild 1975 года; 354 страницы. (см. страницы с 2-129 по 2-130)
- Полный сокращенный каталог Fairchild 1978 года; 530 страниц. (см. страницы с 13-110 по 13-113)
внешние ссылки
- Диодно-транзисторная логика (слайды) - Университет Коннектикута
- Диодно-транзисторная логика - Вавилонский университет