La lógica de diodo-transistor ( DTL ) es una clase de circuitos digitales que es el antepasado directo de la lógica de transistor-transistor . Se llama así porque la función de puerta lógica (por ejemplo, Y) la realiza una red de diodos y la función de amplificación la realiza un transistor (en contraste con RTL y TTL ).
Implementaciones
El circuito DTL que se muestra en la imagen consta de tres etapas: una etapa lógica de diodo de entrada (D1, D2 y R1), una etapa de cambio de nivel intermedio (R3 y R4) y una etapa de amplificador de emisor común de salida (Q1 y R2). Si ambas entradas A y B son altas (lógica 1; cerca de V +), entonces los diodos D1 y D2 tienen polarización inversa. Las resistencias R1 y R3 proporcionarán entonces suficiente corriente para encender Q1 (conducir a Q1 a la saturación) y también suministrar la corriente que necesita R4. Habrá un pequeño voltaje positivo en la base de Q1 (V BE , aproximadamente 0.3 V para germanio y 0.6 V para silicio). La corriente del colector del transistor encendido bajará la salida Q (0 lógico; V CE (sat) , generalmente menos de 1 voltio). Si una o ambas entradas son bajas, entonces al menos uno de los diodos de entrada conduce y tira del voltaje en los ánodos a un valor inferior a aproximadamente 2 voltios. R3 y R4 luego actúan como un divisor de voltaje que hace que el voltaje base de Q1 sea negativo y, en consecuencia, apaga Q1. La corriente del colector de Q1 será esencialmente cero, por lo que R2 elevará el voltaje de salida Q (lógica 1; cerca de V +).
Discreto
El IBM 1401 (anunciado en 1959 [1] ) utilizó circuitos DTL similares al circuito que se muestra en la imagen. [2] IBM llamó a la lógica "lógica de diodo de transistor complementado" (CTDL). [3] CTDL evitó la etapa de cambio de nivel (R3 y R4) alternando puertas basadas en NPN y PNP que operan con diferentes voltajes de suministro de energía. El 1401 usó transistores y diodos de germanio en sus puertas básicas. [4] El 1401 también agregó un inductor en serie con R2. [4] [5] El embalaje físico utilizó el Sistema Modular Estándar de IBM .
Integrado
En una versión de circuito integrado de la puerta DTL, R3 se reemplaza por dos diodos de cambio de nivel conectados en serie. Además, la parte inferior de R4 está conectada a tierra para proporcionar corriente de polarización para los diodos y una ruta de descarga para la base del transistor. El circuito integrado resultante funciona con una única tensión de alimentación. [6] [7] [8]
En 1962, Signetics presentó la familia de la serie SE100, los primeros chips DTL de gran volumen. En 1964, Fairchild lanzó la familia micrológica DTμL de la serie 930 que tenía una mejor inmunidad al ruido, una matriz más pequeña y un costo más bajo. Fue la familia DTL de mayor éxito comercial y fue copiada por otros fabricantes de circuitos integrados. [9] [10]
Mejora de velocidad
El retardo de propagación DTL es relativamente grande. Cuando el transistor entra en saturación debido a que todas las entradas son altas, la carga se almacena en la región base. Cuando sale de la saturación (una entrada baja), esta carga debe eliminarse y dominará el tiempo de propagación.
Una forma de acelerar DTL es agregar un pequeño condensador de "aceleración" en R3. El condensador ayuda a apagar el transistor eliminando la carga base almacenada; el capacitor también ayuda a encender el transistor aumentando la unidad base inicial. [11]
Otra forma de acelerar DTL es evitar saturar el transistor de conmutación. Eso se puede hacer con una pinza Baker . La pinza Baker lleva el nombre de Richard H. Baker, quien la describió en su informe técnico de 1956 "Circuitos de conmutación de máxima eficiencia". [12]
En 1964, James R. Biard presentó una patente para el transistor Schottky . [13] En su patente, el diodo Schottky evitó que el transistor se sature minimizando la polarización directa en la unión del transistor colector-base, reduciendo así la inyección de portadora minoritaria a una cantidad insignificante. El diodo también se podía integrar en el mismo dado, tenía un diseño compacto, no tenía almacenamiento de carga de portadora minoritaria y era más rápido que un diodo de unión convencional. Su patente también mostró cómo el transistor Schottky podría usarse en circuitos DTL y mejorar la velocidad de conmutación de otros diseños lógicos saturados, como Schottky-TTL, a bajo costo.
Consideraciones de interfaz
Una ventaja importante sobre la lógica anterior de resistor-transistor es un mayor abanico . Además, para aumentar el abanico, se pueden utilizar un transistor y un diodo adicionales. [14]
Ver también
Referencias
- ^ computermuseum.li
- ^ Es posible que el IBM 1401 también haya utilizado una lógica de modo actual.
- ^ IBM 1960 , p. 6
- ^ a b IBM 1401 logic. Archivado el 9 de agosto de 2010 en la Wayback Machine. Consultado el 28 de junio de 2009.
- ^ IBM (1960). Manual de instrucciones de ingeniería del cliente: circuitos de componentes de transistores (PDF) . IBM. Formulario 223-688 (5M-11R-156) . Consultado el 24 de abril de 2012 .
- ^ Delham, Louis A. (1968), Diseño y aplicación de circuitos de conmutación de transistores , serie electrónica de Texas Instruments, McGraw-Hill, la página 188 indica que la resistencia se reemplaza con uno o más diodos; la figura 10-43 muestra 2 diodos; cita a Schulz 1962.
- ^ Schulz, D. (agosto de 1962), "Una puerta NOR acoplada por diodos de alta velocidad", Diseño de estado sólido , 1 (8): 52, OCLC 11579670
- ^ Mundo ASIC: "Lógica del transistor de diodo"
- ^ 1963: Se introducen las familias de IC de lógica estándar; Museo de Historia de la Computación.
- ^ Historia del circuito integrado monolítico; Andrew Wylie.
- ^ Roehr, William D., ed. (1963), Manual de transistores de conmutación de alta velocidad , Motorola, Inc.. La página 32 dice: "A medida que cambia la señal de entrada, la carga del capacitor se fuerza a la base del transistor. Esta carga puede cancelar efectivamente la carga almacenada del transistor, lo que resulta en una reducción del tiempo de almacenamiento. Este método es muy efectivo si el la impedancia de salida de la etapa anterior es baja, por lo que la corriente inversa máxima en el transistor es alta ".
- ^ Baker, RH (1956), "Circuitos de conmutación de máxima eficiencia" , Informe del laboratorio Lincoln del MIT TR-110[ enlace muerto permanente ]
- ^ * US 3463975 , Biard, James R. , "Dispositivo de conmutación de alta velocidad de semiconductores unitarios que utiliza un diodo de barrera", publicado el 31 de diciembre de 1964, publicado el 26 de agosto de 1969
- ^ Millman, Jacob (1979). Microelectrónica Circuitos y Sistemas Digitales y Analógicos . Nueva York: McGraw-Hill Book Company. págs. 141-143. ISBN 0-07-042327-X.
Otras lecturas
- Diseño y aplicación de circuitos de interruptores de transistores ; Louis A. Delhom; Texas Instruments y McGraw-Hill; 278 páginas; 1968; LCCCN 67-22955. (ver capítulo 10.7)
- 1964 Catálogo Fairchild DTμL Micrologic; 36 páginas. (ver catálogo)
- 1965 Catálogo Fairchild; 49 páginas. (consulte las páginas 33 a 34)
- 1975 Catálogo completo Fairchild condensado; 354 páginas. (consulte las páginas 2-129 a 2-130)
- 1978 Catálogo completo Fairchild condensado; 530 páginas. (consulte las páginas 13-110 a 13-113)
enlaces externos
- Lógica de diodo-transistor (diapositivas) - Universidad de Connecticut
- Lógica de diodo-transistor - Universidad de Babilonia