Кіріспе
Диодты-транзисторлық логика (DTL) – транзисторлық-транзисторлық логиканың тікелей алдағысы болып табылатын цифрлық схемалар класы. Оның аты осылай аталуының себебі, логикалық қақпа функциялары AND және OR диодтық логика арқылы, ал логикалық инверсия (NOT) және күшейту (сигналды жаңарту) транзистор арқылы жүзеге асырылады (RTL және TTL-ден өзгеше).
Қолданылу
Бірінші суретте көрсетілген DTL схемасы үш кезеңнен тұрады: кіріс диодтық логикалық кезең (D1, D2 және R1), аралық деңгейді ауыстыру кезеңі (R3 және R4) және шығыс ортақ эмиттерлік күшейткіш кезең (Q1 және R2). Егер A және B екі кірісі де жоғары болса (логика 1; V+-қа жақын), онда D1 және D2 диодтары кері бұрмаланады. R1 және R3 резисторлары Q1 транзисторын қосу үшін (толыққанды күйге жеткізу үшін) жеткілікті токпен қамтамасыз етеді, сондай-ақ R4 резисторына қажетті токты да жеткізеді. Q1 транзисторының базасында шағын оң кернеу пайда болады (VBE, германий үшін шамамен 0,3 В, ал кремний үшін 0,6 В). Қосылған транзистордың коллекторлық тогы Q шығысын төменге тартады (логика 0; VCE(sat), әдетте 1 вольттан кем). Егер кірістердің бірі немесе екеуі де төмен болса, онда кіріс диодтарының кем дегенде біреуі тоқ өткізеді және анодтардағы кернеуді шамамен 2 вольттан төменге дейін төмендетеді. R3 және R4 резисторлары кернеуді бөлуге арналған, бұл Q1 транзисторының базалық кернеуін теріс етеді және нәтижесінде Q1 транзисторын өшіреді. Q1 транзисторының коллекторлық тогы дерлік нөлге тең болады, сондықтан R2 резисторы Q шығыс кернеуін жоғары көтереді (логика 1; V+-қа жақын).
Транзисторлы инверторлы диодтық логиканың алғашқы үлгілері
1952 жылға дейін IBM транзисторларды жаппай сатылатын германий диодтарын өңдеу арқылы жасады, содан кейін Пукипсиде өздерінің қорытпалы торапты транзисторлар өндіріс орнын құрды. 1950 жылдардың ортасында диодтық логика IBM 608 компьютерінде қолданылды, ол әлемдегі алғашқы толығымен транзисторлық компьютер болды. Бір картада төрт екі жолды тізбек немесе үш үш жолды немесе бір сегіз жолды тізбек орналастырылуы мүмкін еді. Барлық кіріс және шығыс сигналдары үйлесімді болды. Тізбектер бір микросекундқа дейін қысқа импульстарды сенімді түрде ауыстыра алды. 1962 жылғы D 17B басқару компьютерінің жасаушылары транзисторлардың санын барынша азайту үшін диодтық резисторлық логиканы қолдануға тырысты.
Айналалық
IBM 1401 (1959 жылы жарияланған) бірінші суретте көрсетілген тізбекке ұқсас DTL тізбектерін пайдаланды. IBM бұл логиканы «толықтырылған транзисторлық диодтық логика» (CTDL) деп атады. CTDL әртүрлі қуат көзі кернеулерінде жұмыс істейтін NPN және PNP негізіндегі қақпаларды кезектестіре отырып, деңгейді өзгерту сатысынан (R3 және R4) қашықталды. NPN негізіндегі тізбектер +6В және -6В пайдаланды, ал транзистор шамамен 6В-та қосылды. PNP негізіндегі тізбектер 0В және 12В пайдаланды, ал транзистор шамамен 0В-та қосылды. Осылайша, мысалы, PNP қақпасымен басқарылатын NPN қақпасы 0В-тан 12В-қа дейінгі диапазонның ортасында 6В шекті кернеуді көреді. Сол сияқты, 6В-тан -6В-қа дейінгі диапазонмен басқарылатын және 0В-та қосылатын PNP қақпасы үшін де осы жағдай орынды. 1401 негізгі қақпаларында германий транзисторлары мен диодтары қолданылды. Физикалық жинақтама IBM Стандартты модульдік жүйесін пайдаланды.
Біріктірілген
DTL шлюзінің интегралдық схемалық нұсқасында R3 екі деңгейлік ауыстыру диодымен, тізбектей қосылған күйінде алмастырылады. Сонымен қатар, R4 төменгі жағы диодтарға қосымша ток беру және транзистор базасын разрядтау үшін жерге қосылады. Осының нәтижесінде интегралдық схема жалғыз қуат көзі кернеуімен жұмыс істейді. 1962 жылы Signetics компаниясы SE100 сериялы, алғашқы көптеп өндірілген DTL чиптерін ұсынды. 1964 жылы Fairchild компаниясы 930 сериялы DTμL микрологиялық отбасын шығарды, ол жақсырақ шуға төзімділікке, кішірек кристалдық өлшемге және төмен қондырғы бағасына ие болды. Бұл ең табысты DTL отбасы болды және басқа интегралды схема өндірушілері оны үлгі етіп алды.
Жылдамдықты жақсарту
DTL таралу кешіктірімі салыстырмалы түрде үлкен. Транзистор барлық кірістер жоғары болғанда қанығу күйіне өткенде, заряд базалық аймақта жиналады. Ол қанығудан шыққанда (бір кіріс төмендегенде) бұл зарядты жою қажет, және ол таралу уақытына басымдық етеді. DTL жылдамдығын арттырудың бір жолы – R3 резисторының арқылы шағын "жылдамдату" конденсаторын қосу. Конденсатор жиналған базалық зарядты жою арқылы транзисторды өшіруге көмектеседі; сонымен қатар конденсатор бастапқы базалық ток күшін арттыру арқылы транзисторды қосуға да көмектеседі. DTL жылдамдығын арттырудың тағы бір жолы – айналдыру транзисторын қанықтырудан сақтау. Бұл Бейкер қысқышы арқылы іске асырылуы мүмкін. Бейкер қысқышы 1956 жылы "Максималды тиімділікпен айналдыру тізбектері" атты техникалық есепте сипаттаған Ричард Х. Бейкердің құрметіне аталған. 1964 жылы Джеймс Р. Биард Шотки транзисторына патент алды. Оның патентында Шотки диоды коллектор-базалық транзисторлық қосылыстағы тікелей смещение мөлшерін азайту арқылы транзистордың қанығуын болдырмады, соның салдарынан азшылық тасымалдаушылардың енгізілуін мардымсыз деңгейге дейін төмендетті. Диодты бірнеше интегралды схемаға орнатуға болады, ол ықшам құрылымға, азшылық тасымалдаушы зарядты сақтамауға және кәдімгі диодтан жылдам жұмыс ілеуге ие. Оның патенты сонымен қатар Шотки транзисторын DTL тізбектерінде қалай қолдануға болатынын және Schottky TTL сияқты басқа қаныққан логикалық схемалардың айналдыру жылдамдығын төмен құнмен қалай жақсартуға болатынын көрсетті.
Интерфейсті қарау
Бұрынғы резистор-транзистор логикасына қарағанда маңызды артықшылығы – жоғарырақ кіріс кедергісі. Сонымен қатар, шығыс кедергісін арттыру үшін қосымша транзистор мен диод қолданылуы мүмкін.