Principios de los circuitos lógicos de transistores
Qué es un transistor?
Un transistor es un dispositivo semiconductor de estado sólido (incluidos diodos, triodos, transistores de efecto de campo, tiristores, etc.), que tiene varias funciones, como detección, rectificación, amplificación, conmutación, regulación de voltaje y modulación de señal. Como disyuntor de CA, el transistor puede controlar la corriente de salida en función del voltaje de entrada. A diferencia de los interruptores mecánicos ordinarios, como relés e interruptores, los transistores utilizan señales eléctricas para controlar su encendido y apagado, por lo que las velocidades de conmutación pueden ser muy rápidas, con velocidades de conmutación de más de 100 GHz en el laboratorio. Los transistores son generalmente dispositivos electrónicos de estado sólido hechos de materiales semiconductores. La circulación de la corriente se puede cambiar agregando electrones. Este proceso hace que el cambio de voltaje afecte proporcionalmente muchos cambios en la corriente de salida, multiplicando así el factor de amplificación. Con la excepción de la mayoría de los dispositivos electrónicos, no todos los dispositivos electrónicos contienen uno o más tipos de transistores. Algunos transistores se colocan individualmente o comúnmente en circuitos integrados y varían según el estado de la aplicación.According to the performance of the transistor, the logic circuit of the transistor can be formed, which is widely used in the digital integrated circuit.
Diferentes características de un mismo tipo de circuito lógico (RTL, DTL, TTL):
Los circuitos integrados digitales son circuitos lógicos que realizan operaciones lógicas y conversiones en circuitos integrados digitales. Las unidades básicas de los circuitos lógicos son los circuitos de puerta y los circuitos flip-flop. El circuito de disparo se compone principalmente de varios circuitos de puerta y es la unidad básica del circuito integrado digital. Según las características de funcionamiento del circuito de la unidad básica, se divide en tres tipos: lógica saturada (RTL, DTL, TTL), lógica antisaturación (STTL) y lógica no saturada (ECL). Este artículo presenta principalmente tres circuitos lógicos de RTL, DTL y TTL.
El primero es Resistor Transistor Coupled Logic (RTL), que es un circuito de puerta NOR. Cuando la señal de entrada es de alto nivel, la salida es de bajo nivel, la salida es de bajo nivel vol = 0.2V, y la salida es de alto nivel vol = 1V cuando se usa la conexión de paso, el circuito tiene baja velocidad, baja capacidad de carga, anti- capacidad de interferencia malas características. El circuito se muestra en la Figura 1:
El segundo es un circuito lógico acoplado de diodo-transistor (DTL), que es un circuito de puerta NAND. Mientras la señal de entrada sea baja, la salida será alta. La salida es baja solo cuando todas las entradas son altas. Para el circuito RTL, su capacidad de carga y capacidad antiinterferencias han mejorado, pero la velocidad del circuito sigue siendo muy lenta.
El tercer tipo es la puerta TTL NAND que usamos. Como se muestra en la figura, dado que la etapa de entrada y la etapa de salida están compuestas de transistores, se denomina transistor lógico transistor-transistor, o circuito TTL para abreviar. De hecho, hay muchos tipos de circuitos de compuerta TTL, como la compuerta NOT, la compuerta NAND, la compuerta NOR, la compuerta NAND y la compuerta NAND de salida OC. Aunque hay muchos tipos, los principios básicos de funcionamiento son similares. Entonces, a continuación, presentemos un circuito de compuerta TTL NAND clásico.
Y debido a que hay dos polaridades de portadores involucradas en la conducción en el transistor, este circuito es un circuito bipolar.
Etapa de entrada: T1 es un transistor multiemisor, que se puede considerar como un diodo, como se muestra en la figura 4. Por lo tanto, se puede ver en la figura que la etapa de entrada es un circuito de compuerta AND: C= D1·D2·D3 . Solo cuando D1, D2 y D3 son todos 1, C generará 1 y el resto de C son 0.
Etapa intermedia: consta del transistor T2 y las resistencias R2 y R3. Durante el proceso de encendido del circuito, el efecto de amplificación de T2 se usa para proporcionar una corriente de base más grande para el tubo de salida T3, lo que acelera la conducción del tubo de salida. Por lo tanto, el papel de la etapa intermedia es aumentar la velocidad de encendido del tubo de salida y mejorar el rendimiento del circuito.
Etapa de salida: consta de los transistores T3, T4, T5 y la resistencia R5. Como se muestra en la Figura 3, en la Figura 3, el triodo T5 no es un circuito de compuerta, y en la Figura 3, T3 y T5 son las etapas de salida en el circuito de compuerta TTL NAND. Como puede verse en la figura, la etapa de salida realiza la operación de negación lógica por parte del triodo T5. Sin embargo, en el circuito de la etapa de salida, la carga activa compuesta por los transistores T4, T3 y R4 se usa para reemplazar a R4 en el circuito sin puerta del triodo, para que la etapa de salida tenga una gran capacidad de carga. Entre ellos, T4 puede desempeñar un papel protector en la descomposición inversa del triodo.
Principio de nivel TTL:
La señal de nivel TTL es la más utilizada porque los datos generalmente se expresan en binario, +5 V es equivalente a la lógica "1" y 0 V es equivalente a la lógica "0", que se denomina TTL (Transistor-Transistor Logic transistor circuito lógico) . Ping), que es una técnica estándar para la comunicación entre partes dentro de un dispositivo controlado por un procesador de computadora.
Primero, la transferencia de datos dentro del dispositivo controlado por el procesador de la computadora tiene bajos requisitos de energía y baja pérdida de calor, además, las señales de nivel TTL están directamente conectadas al circuito integrado, eliminando la necesidad de costosos circuitos de controlador y receptor de línea. Además, dado que la transmisión de datos dentro del dispositivo controlado por el procesador de la computadora se lleva a cabo a alta velocidad, la operación de la interfaz TTL puede cumplir con este requisito, por lo que el nivel TTL es una buena opción para el dispositivo de control del procesador de la computadora. .
En la mayoría de los casos, la comunicación de tipo TTL utiliza transmisión de datos en paralelo y este método de transmisión no es adecuado para distancias superiores a 10 pies. Esto se debe tanto a razones de confiabilidad como de costo. Debido a que existen problemas de sesgo de fase y asimetría en las interfaces paralelas, estos problemas tienen un impacto en la confiabilidad.
Salida TTL de alto nivel> 2,4 V, salida de bajo nivel <0,4 V. A temperatura ambiente, el nivel alto de salida general es de 3,5 V y el nivel bajo de salida es de 0,2 V. Nivel mínimo de entrada alto y bajo: nivel alto de entrada>-2,0 V, nivel bajo de entrada <= 0,8 V, la tolerancia al ruido es de 0,4 V.
El circuito TTL es un dispositivo de control de corriente. La velocidad del circuito TTL es rápida, el tiempo de retardo de transmisión es corto (5-10 ns), pero el consumo de energía es grande.
El nivel bajo de salida del dispositivo TTL debe ser inferior a 0,8 V y el nivel alto debe ser superior a 2,4 V. Entrada, por debajo de 1,2 V se considera 0, más de 2,0 se considera 1.
Otras aplicaciones TTL comunes son las puertas NAND TTL de unidad de cuatro tubos, los circuitos STTL y LSTTL, LSTTL, etc.
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