پیش‌نویس:منطق دیود-ترانزیستور

(تغییرمسیر از منطق دیود-ترانزیستور)

منطق دیود ترانزیستور ( DTL ) یک نمونه از مدارهای دیجیتال است که از نسل مستقیم منطق ترانزیستور ترانزیستور است . این منطق به این دلیل نامیده می شود که تابع منطقی این نوع گیت (به عنوان مثال، AND) توسط یک شبکه دیود و عملکرد تقویت کننده توسط یک ترانزیستور انجام می شود (بر خلاف روشی که در RTL و TTL انجام میشود).

پیاده سازیویرایش

 
ساختار یک نمونه ساده دو ورودی با گیتDTL NAND. مقاومت های R3, R4 و V- ولتاژ مثبت خروجی مرحله ورودی های D را به زمین منقل میکنند (برای قطع کردن ترانزیستور در ولتاژ های پایین).

مدار DTL نشان داده شده در تصویر دارای سه مرحله است: مرحله اول مرحله منطقی دیود ورودی (D1، D2 و R1)، یک مرحله میانی انتقال سطح (R3 و R4)، و یک مرحله خروجی برای تقویت کردن شامل اتصال امیتر مشترک (Q1 و R2). اگر هر دو ورودی A و B مقدار 1 داشته و فعال باشند (نزدیک V+)، آنگاه دیود های D1 و D2 دارای جهت گیری معکوس هستند. سپس مقاومت‌های R1 و R3 جریان کافی برای روشن کردن Q1 را تامین می‌کنند (Q1 را به حالت اشباع هدایت می‌کنند) و همچنین جریان مورد نیاز R4 را تامین می‌کنند. یک ولتاژ مثبت کوچک روی پایه Q1 وجود خواهد داشت (V BE ، حدود 0.3 ولت برای ژرمانیوم و 0.6 ولت برای سیلیکون). جریان کالکتور فعال شده ترانزیستور سپس خروجی Q را پایین می آورد و به 0 منطقی می رسد (V CE(sat) ، معمولا کمتر از 1 ولت). اگر یکی یا هر دو ورودی کم باشند در نتیجه، حداقل یکی از دیودهای ورودی، ولتاژ را در آندها به مقدار کمتر از حدود 2 ولت هدایت می کند. سپس R3 و R4 به عنوان یک تقسیم کننده ولتاژ عمل می کنند که ولتاژ پایه Q1 را منفی می کند و در نتیجه Q1 را خاموش می کند. جریان کالکتور Q1 اساساً صفر خواهد بود، بنابراین R2 ولتاژ خروجی Q را بالا می کشد و برابر با 1 یا همان نزدیک V+ میشود.

کاربرد در IBM 1401ویرایش

کامپیوتر IBM 1401 (معرفی شده در سال 1959 [۱] ) از مدارهای DTL مشابه مدار نشان داده شده در تصویر استفاده می کرد. [۲] آی‌بی‌ام این منطق را «منطق ترازیستور-دیود تکمیل‌شده» (CTDL) نامید. [۳] CTDL از مرحله تغییر سطح (R3 و R4) اجتناب میکرد و بجای آن گیت های بر پایه NPN و PNP جایگزین کرد که با ولتاژ های مختلف منبع تغذیه کار میکنند. آی بی ام 1401 از ترانزیستورها و دیودهای ژرمانیومی در گیت های اصلی و پایه ای خود استفاده می کرد. [۴] آی بی ام 1401 همچنین یک القاگر بصورت سری با R2 اضافه کرد. [۴] بسته بندی فیزیکی از سیستم مدولار استاندارد IBM استفاده می کرد.

مدار مجتمع DTLویرایش

در یک مدار متجمع از نوع گیت های DTL مقاومت R3 با دو دیود تغییر سطح که به صورت سری متصل شده اند جایگزین میشود. همچنین انتهای مقاومت R4 به زمین متصل شده است تا حریان بایاس برای دیود ها و یک مسیر تخیله برای پایه های ترانزیستور فراهم کند. مدار مجتمع حاصل از یک ولتاژ منبع تغذیه خارج می شود. [۵] [۶] [۷]

در سال 1962، Signetics خانواده سری SE100 را معرفی کرد، اولین تراشه های DTL با حجم بالا. در سال 1964، Fairchild خانواده میکرولوژیک DTμL سری 930 را منتشر کرد که دارای ایمنی بهتر نسبت به نویز، قالب کوچکتر و هزینه کمتر بود. این خانواده موفق‌ترین خانواده DTL از نظر تجاری بود و توسط سایر سازندگان آی سی کپی شده بود. [۸] [۹]

بهبود سرعتویرایش

 
یک ساعت دیجیتال که تنها با ترانزیستور ها، دیود ها و مقاومت ها و بدون هیچ مدار مجتمعی ساخته شده. این ساعت از 550 دیود سوئیچینگ و 196 ترانزیستور برای تقسیم فرکانس خط برق 60 هرتز به یک پالس در ثانیه و نمایش ساعت، دقیقه و ثانیه استفاده می کند.

(در حال ترجمه)

تأخیر انتشار DTL نسبتاً زیاد است. هنگامی که ترانزیستور از تمام ورودی ها که مقدار ولتاژ بالا دارند به حالت اشباع می رود، شارژ در ناحیه پایه ذخیره می شود. هنگامی که از حالت اشباع خارج می شود (ولتاژ یک ورودی کم می شود) این شارژ باید حذف شود و بر زمان انتشار غالب خواهد شد.

یکی از راه‌های افزایش سرعت DTL، اضافه کردن یک خازن کوچک «افزایش سرعت» در R3 است. خازن با حذف شارژ پایه ذخیره شده به خاموش کردن ترانزیستور کمک می کند. خازن همچنین با افزایش درایو پایه اولیه به روشن شدن ترانزیستور کمک می کند. [۱۰]

راه دیگر برای افزایش سرعت DTL جلوگیری از اشباع ترانزیستور سوئیچینگ است. این کار را می توان با گیره بیکر انجام داد . گیره بیکر به نام ریچارد اچ بیکر نامگذاری شده است که آن را در گزارش فنی خود در سال 1956 "مدارهای سوئیچینگ با کارایی حداکثر" توصیف کرده است.

در سال 1964، جیمز آر بیارد یک حق اختراع (پتنت) برای ترانزیستور شاتکی به ثبت رساند. [۱۱] در حق اختراع خود، دیود شاتکی با به حداقل رساندن بایاس رو به جلو در اتصال ترانزیستور پایه کلکتور، از اشباع ترانزیستور جلوگیری کرد، در نتیجه تزریق حامل اقلیت را به مقدار ناچیزی کاهش داد. دیود را می‌توان روی همان قالب ادغام کرد، طرحی جمع‌وجور داشت، ذخیره‌سازی بار حامل اقلیت نداشت، و سریع‌تر از دیود اتصال معمولی بود. حق اختراع او همچنین نشان داد که چگونه ترانزیستور شاتکی می تواند در مدارهای DTL استفاده شود و سرعت سوئیچینگ سایر طرح های منطق اشباع شده مانند Schottky-TTL را با هزینه کم بهبود بخشد.

ملاحظاتویرایش

یک مزیت عمده نسبت به منطق مقاومت ترانزیستور قبلی افزایش تعداد ورودی هایی است که گیت میتواند هندل کند . علاوه بر این، برای افزایش خروجی ها، ممکن است از ترانزیستور و دیود اضافی استفاده شود.

همچنین ببینیدویرایش

  • منطق دیود
  • منطق آستانه بالا
  • نوربیت 

خواندن بیشترویرایش

لینک های خارجیویرایش

  1. computermuseum.li
  2. The IBM 1401 may have also used a current mode logic.
  3. IBM 1960
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ IBM 1401 logic بایگانی‌شده در ۲۰۱۰-۰۸-۰۹ توسط Wayback Machine Retrieved on 2009-06-28.
  5. Delham, Louis A. (1968), Design and Application of Transistor Switching Circuits, Texas Instruments Electronics Series, McGraw-Hill, page 188 states resistor is replaced with one or more diodes; figure 10-43 shows 2 diodes; cites to Schulz 1962.
  6. Schulz, D. (August 1962), "A High Speed Diode Coupled NOR Gate", Solid State Design, 1 (8): 52, OCLC 11579670
  7. ASIC world: "Diode Transistor Logic"
  8. 1963: Standard Logic IC Families Introduced; Computer History Museum.
  9. Monolithic integrated circuit history; Andrew Wylie.
  10. Roehr, William D., ed. (1963), High-Speed Switching Transistor Handbook, Motorola, Inc.. Page 32 states: "As the input signal changes, the charge on the capacitor is forced into the base of the transistor. This charge can effectively cancel the transistor stored charge, resulting in a reduction of storage time. This method is very effective if the output impedance of the preceding stage is low so that the peak reverse current into the transistor is high."
  11. US 3463975, Biard, James R., "Unitary Semiconductor High Speed Switching Device Utilizing a Barrier Diode", published December 31, 1964, issued August 26, 1969