Транзисторная логика с прямой связью

Транзисторная логика с прямой связью ( DCTL ) аналогична резисторно-транзисторной логике (RTL), но базы входных транзисторов подключены непосредственно к выходам коллектора без каких-либо базовых резисторов . DCTL Следовательно, вентили имеют меньше компонентов, более экономичны и их проще изготавливать на интегральных схемах, чем вентили RTL. К сожалению, DCTL имеет гораздо меньшие уровни сигнала, более восприимчив к шуму земли и требует согласованных характеристик транзисторов. Транзисторы также сильно перегружены; Это хорошая функция, поскольку она снижает напряжение насыщения выходных транзисторов, но также замедляет работу схемы из-за высокого накопленного заряда в базе. ^[1] затвора Разветвление ограничено из-за «ограничения тока»: если напряжения база-эмиттер транзистора ( $V BE$ ) плохо согласованы, то переход база-эмиттер одного транзистора может проводить большую часть входного тока возбуждения при таком низком уровне. напряжение база-эмиттер, которое другие входные транзисторы не могут открыть. ^[2]

DCTL близок к простейшему семейству цифровой логики, используя минимально возможное количество компонентов на логический элемент. ^[3]

Аналогичное семейство логики, транзисторно-транзисторная логика с прямой связью, работает быстрее, чем ECL . ^[4]

Джон Т. Уоллмарк и Сэнфорд М. Маркус описали транзисторную логику с прямой связью с использованием JFET . Она получила название униполярной транзисторной логики с прямой связью (DCUTL). Они опубликовали множество сложных логических функций, реализованных в виде интегральных схем с использованием JFET , включая схемы дополнительной памяти. ^[5]

ДТЛ в сегодняшней жизни

DCTL является катализатором для других транзисторов, которые очень удобны в использовании. Они были сделаны 65 лет назад. ^{[ когда? ]} и сегодня у нас есть много обновленных и различных их вариаций. Одна из более поздних и используемых сегодня называется транзисторно-транзисторная логика (TTL) и резисторно-транзисторная логика (RTL). TTL функционирует аналогично DCTL, за исключением того, что DCTL имеет более низкие уровни сигнала и чувствителен к шуму земли, тогда как TTL больше зависит от полярности. DCTL не используются так часто, как раньше. ^[6] RTL также уделяет большое внимание полярности, в частности, являясь биполярным транзисторным переключателем. Они по-прежнему очень важны, изменили историю аудио и являются фундаментальной ступенькой на пути к созданию изобретений более высокого качества. ^{[ модное слово ]}

Логические функции

Схема DCTL имеет три логические функции: вентилирование И , стробирование ИЛИ и инверсия сигнала (НЕ стробирование). Каждая из этих функций является строительным блоком того, что создает печатную плату. Для получения результата логический элемент И требует наличия двух или более входных данных, которые являются истинными. В качестве примера предположим, что 1 и 2 являются истинными, а 0 является ложным. Единственный способ получить выходные данные — это чтобы входные данные содержали либо 1, 2, либо оба значения. ^{[ объяснить ]}. ^[7] Если какой-либо из входов равен 0, вывода не будет. Все входные данные должны быть истинными, чтобы был выход. ^[7] Для вентилирования ИЛИ также требуется два или более входных сигнала, но в отличие от вентиля И, только один из входов должен быть истинным. Для вентиля НЕ нужен только один вход, поэтому может быть выход. ^[7] Следовательно, если один входной сигнал неверен, выходных данных не будет. С помощью этих трех ворот можно выполнять множество других логических функций, что делает возможности безграничными.

Три другие функции

DCLT известен тем, что выполняет три функции:

Инверторы
Серия ворот
Параллельное стробирование

Каждая из этих функций снижает выходное напряжение питания, поэтому оно не оказывает негативного влияния на другие цепи машины. ^{[ нужны разъяснения ]}

Инверторы также известны как вентили НЕ, которые могут быть подключены с помощью коллекторных резисторов . Для включения следующего DCTL необходимо, чтобы достаточное напряжение _CE(SAT) через предыдущую цепь проходило (напряжение насыщения). Если V _CE(SAT) слишком низкий, следующие ворота не откроются. ^[6] Если вы хотите, чтобы было открыто только определенное количество цепей, тогда V _CE(SAT) должно быть меньше, чем V _BE(ON) следующего транзистора (вход напряжения) между базой и эмиттером. Это зависит от желаемой функции. ^[6]

Серийное стробирование немного отличается. Если хотя бы один из транзисторов выключен, то выходное напряжение в конечном итоге будет напряжением питания ( V _CC ) на D. ^{[ нужны разъяснения ]} На следующем этапе определения напряжения D, ^{[ нужны разъяснения ]} это будет полностью зависеть от V _BE(ON) (входное напряжение) следующего транзистора. ^[6] Если все транзисторы включены, то D ^{[ нужны разъяснения ]} будет ближе к земле, что может вызвать некоторые осложнения. ^{[ нужны разъяснения ]} Следующий транзистор должен быть полностью выключен, чтобы не возникло осложнений с устройством.

Параллельное управление — это три транзистора с отдельными входами, а не один вход по сравнению с другими функциями. Если V _BE(ON) высокий, напряжение будет проходить через нагрузочный резистор, что приведет к низкому выходному напряжению. ^[6]

Недостатки использования DCTL

Текущее ограничение
Проблема с шумом

Одним из основных недостатков использования DCTL является ограничение тока. ^[6] Превышение тока – это когда две или более цепей работают параллельно. Обратной стороной этого является то, что одна из цепей имеет тенденцию выполнять всю работу и поглощать все напряжение ( VBE _{) ,} что приводит к ее перегреву и возможному выходу из строя. ^[8] Поскольку нет двух передатчиков с одинаковым напряжением, такое обычно случается. В связи с этим изобретатели и инженеры ищут транзисторы с небольшим выходным напряжением, чем и известны DCTL, но это явление все еще может произойти.

Проблема шума связана с шумом напряжения. Причина, по которой это явление представляет собой такую серьезную проблему, заключается в том, что схемы невероятно чувствительны к шуму, поскольку они работают на высокой скорости и при низком напряжении. ^[6] Также при наличии нескольких транзисторов импульс полярности может вызвать включение нежелательных транзисторов. Шумы, улавливаемые при подключении проводов, также могут привести к дополнительным проблемам, приводящим к выходу устройства из строя. ^[9]

Преимущества использования ДТЛ

Простая схема
Не требует много энергии для работы
Не занимает слишком много места
Помогите ограничить выходное напряжение

Благодаря этим преимуществам появилось множество невероятных изобретений. ^{[ модное слово ]} были созданы. Поскольку они не занимают слишком много места и не потребляют слишком много энергии, это делает их очень удобными в использовании. ^[6] Они также могут ограничить выходное напряжение, которое могут создавать другие транзисторы, и, следовательно, привести к уменьшению проблем с машинами.

Ссылки

^ Рёр 1963 , с. 36
^ Рёр 1963 , с. 37
^ Энджелл, Джеймс Б. (1958), «Логические схемы с прямой связью» (PDF) , Материалы совместной западной компьютерной конференции 6–8 мая 1958 г.: Контрасты в компьютерах XX – IRE-ACM-AIEE '58 (Western ) , с. 22, doi : 10.1145/1457769.1457778 , S2CID 2003290. В общем , для полной логической системы требуется только один класс транзистора и одно или два значения резистора.
^ Фулкерсон, Д. (1975), «Транзисторно-транзисторная логика с прямой связью: новое семейство высокопроизводительных вентилей БИС», IEEE Journal of Solid-State Circuits , 10 (2): 110–117, Bibcode : 1975IJSSC..10. .110F , doi : 10.1109/JSSC.1975.1050570
^ Уоллмарк, Джей Ти; Маркус, С.М. (1959). «Интегрированные устройства, использующие униполярную транзисторную логику с прямой связью». IRE-транзакции на электронных компьютерах . ИС-8 (2): 98–107. дои : 10.1109/TEC.1959.5219509 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Транзисторная логика с прямой связью (DCTL) – Логические вентили – Основы электроники» . ecstudiosystems.com . Проверено 24 октября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Что такое логический вентиль (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, НЕ, НЕ-И, ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ)?» . ТехТаржет . Проверено 24 октября 2023 г.
^ «текущий захват» . eng.ichacha.net . Проверено 24 октября 2023 г.
^ «Устранение электрических помех и переходных процессов» . Fluke.com . Проверено 11 ноября 2023 г.

Рор, Уильям, изд. (1963), Справочник по переключающим транзисторам , Справочники по полупроводникам Motorola, Motorola, Inc., OCLC 551480625

[1] Рёр 1963 , с. 36

[2] Рёр 1963 , с. 37

[3] Энджелл, Джеймс Б. (1958), «Логические схемы с прямой связью» (PDF) , Материалы совместной западной компьютерной конференции 6–8 мая 1958 г.: Контрасты в компьютерах XX – IRE-ACM-AIEE '58 (Western ) , с. 22, doi : 10.1145/1457769.1457778 , S2CID 2003290. В общем , для полной логической системы требуется только один класс транзистора и одно или два значения резистора.

[4] Фулкерсон, Д. (1975), «Транзисторно-транзисторная логика с прямой связью: новое семейство высокопроизводительных вентилей БИС», IEEE Journal of Solid-State Circuits , 10 (2): 110–117, Bibcode : 1975IJSSC..10. .110F , doi : 10.1109/JSSC.1975.1050570

[5] Уоллмарк, Джей Ти; Маркус, С.М. (1959). «Интегрированные устройства, использующие униполярную транзисторную логику с прямой связью». IRE-транзакции на электронных компьютерах . ИС-8 (2): 98–107. дои : 10.1109/TEC.1959.5219509 .

[:2-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Транзисторная логика с прямой связью (DCTL) – Логические вентили – Основы электроники» . ecstudiosystems.com . Проверено 24 октября 2023 г.

[:3-7] Jump up to: ^а ^б ^с «Что такое логический вентиль (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, НЕ, НЕ-И, ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ)?» . ТехТаржет . Проверено 24 октября 2023 г.

[:4-8] «текущий захват» . eng.ichacha.net . Проверено 24 октября 2023 г.

[9] «Устранение электрических помех и переходных процессов» . Fluke.com . Проверено 11 ноября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

v т и Логические семьи
МОП-технология	PMOS-логика НМОП-логика Логика NMOS с истощающей нагрузкой (включая HMOS) Дополнительный МОП (КМОП) Проходная транзисторная логика (PTL) Биполярный – КМОП (БиКМОП)
Другие технологии	Диодная логика Диодно-транзисторная логика (ДТЛ) Открытый коллектор (OC) Транзисторная логика с прямой связью (DCTL) Эмиттерно-связанная логика (ECL) Логика приемопередатчика Ганнинга (GTL) Интегрированная логика впрыска (I ²Л) Резисторно-транзисторная логика (РТЛ) Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) Логика текущего режима/логика, связанная с источником (CML/SCL)
Типы	Статический Динамический Логика домино Четырехфазная логика