Logic bóng bán dẫn điốt: Mạch, hoạt động, bảng chân trị và ứng dụng của nó

Có nhiều loại họ logic khác nhau được sử dụng để thiết kế các mạch logic kỹ thuật số; Logic bóng bán dẫn điện trở (RTL), Logic kết hợp bộ phát (ECL), Logic bóng bán dẫn điốt (DTL), Logic bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS) và Logic bóng bán dẫn-bóng bán dẫn (TTL) . Trong số các họ logic này, họ logic DTL được sử dụng phổ biến trước những năm 1960 và 1970 để thay thế các họ logic tiên tiến hơn như CMOS và TTL. Logic điốt-bóng bán dẫn là một lớp mạch kỹ thuật số được thiết kế với điốt và bóng bán dẫn. Vì vậy sự kết hợp giữa điốt và bóng bán dẫn cho phép thực hiện các hàm logic phức tạp với các thành phần khá nhỏ. Bài viết này cung cấp thông tin ngắn gọn về Logic bóng bán dẫn DTL hoặc diode và các ứng dụng của nó.

Logic bóng bán dẫn điốt là gì?

Logic bóng bán dẫn điốt là một mạch logic thuộc họ logic kỹ thuật số được sử dụng để tạo ra các mạch kỹ thuật số. Mạch này có thể được thiết kế với điốt và các bóng bán dẫn trong đó điốt được sử dụng ở phía đầu vào và các bóng bán dẫn được sử dụng ở phía đầu ra, do đó nó được gọi là DTL. DTL là một loại mạch cụ thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử kỹ thuật số hiện nay để xử lý tín hiệu điện.

Trong mạch logic này, điốt rất hữu ích trong việc thực hiện các chức năng logic, trong khi bóng bán dẫn được sử dụng để thực hiện các chức năng khuếch đại. DTL có nhiều lợi ích so với điện trở logic bóng bán dẫn như thế nào; giá trị phân xuất ra cao hơn và biên độ nhiễu cao hơn, do đó, DTL được thay thế họ RTL. Các Đặc điểm của logic Diode Transistor chủ yếu bao gồm; phi văn hóa kỹ thuật số, nhà chiến lược kỹ thuật số, kiến ​​trúc sư kỹ thuật số, người linh hoạt nhất trong tổ chức, người đặt khách hàng làm trung tâm, người ủng hộ dữ liệu, người thiết kế cảnh quan nơi làm việc kỹ thuật số & người tối ưu hóa quy trình kinh doanh.

Mạch logic bóng bán dẫn điốt

Mạch logic bóng bán dẫn diode được hiển thị dưới đây. Đây là mạch cổng NAND logic bóng bán dẫn diode hai đầu vào. Mạch này được thiết kế với hai điốt & một bóng bán dẫn trong đó hai điốt được biểu thị bằng D1 và D2 ​​& điện trở được chỉ định bằng R1, tạo thành phía đầu vào của mạch logic. Cấu hình CE của bóng bán dẫn Q1 và điện trở R2 tạo thành phía đầu ra. Tụ điện 'C1' trong mạch này được sử dụng để cung cấp dòng điện tăng tốc trong suốt thời gian chuyển mạch và điều này làm giảm thời gian chuyển mạch xuống một mức nào đó.

Logic bóng bán dẫn điốt làm việc

Bất cứ khi nào cả hai đầu vào của mạch A và B ở mức THẤP, thì cả hai điốt D1 & D2 sẽ bị phân cực thuận, do đó các điốt này sẽ dẫn điện theo hướng thuận. Do đó, nguồn cung cấp dòng điện do nguồn điện áp (+VCC = 5V) sẽ cung cấp cho GND thông qua điện trở R1 và hai điốt. Nguồn cung cấp điện áp bị giảm trong điện trở R1 và sẽ không đủ để BẬT bóng bán dẫn Q1, do đó bóng bán dẫn Q1 sẽ ở chế độ cắt. Vì vậy, o/p tại cực 'Y' sẽ có giá trị Logic 1 hoặc CAO.

Khi bất kỳ một trong các đầu vào ở mức THẤP, thì diode tương ứng sẽ được phân cực thuận, do đó, một hoạt động tương tự sẽ xảy ra. Vì bất kỳ điốt nào trong số này được phân cực thuận nên dòng điện sẽ được cung cấp xuống đất xuyên suốt điốt phân cực thuận, do đó bóng bán dẫn 'Q1' sẽ ở chế độ cắt, do đó đầu ra ở cực 'Y' sẽ là cao hoặc logic 1.

Bất cứ khi nào cả hai đầu vào A & B đều CAO thì cả hai điốt sẽ bị phân cực ngược, do đó cả hai điốt sẽ không dẫn điện. Vì vậy, trong điều kiện này, điện áp từ nguồn +VCC sẽ đủ để đưa bóng bán dẫn Q1 vào chế độ dẫn điện.

Do đó, bóng bán dẫn dẫn điện khắp các cực phát và cực thu. Toàn bộ điện áp bị giảm trong điện trở 'R2' và đầu ra ở cực 'Y' sẽ có o/p THẤP và được coi là mức thấp hoặc logic 0.

Bảng chân lý

Bảng chân lý DTL được hiển thị bên dưới.

Độ trễ truyền logic của bóng bán dẫn diode khá lớn. Bất cứ khi nào tất cả các đầu vào đều ở mức logic cao thì bóng bán dẫn sẽ chuyển sang trạng thái bão hòa và tích tụ điện tích trong vùng cơ sở. Bất cứ khi nào một đầu vào ở mức thấp thì điện tích này sẽ bị loại bỏ, làm thay đổi thời gian truyền sóng. Để tăng tốc độ logic của bóng bán dẫn diode theo một kỹ thuật là thêm một tụ điện qua điện trở R3. Ở đây, tụ điện này hỗ trợ tắt bóng bán dẫn bằng cách loại bỏ điện tích tích lũy ở cực cơ sở. Tụ điện trong mạch này cũng hỗ trợ bật bóng bán dẫn thông qua việc tăng cường ổ đĩa cơ sở đầu tiên.

Logic bóng bán dẫn điốt sửa đổi

Cổng DTL NAND đã sửa đổi được hiển thị bên dưới. Các giá trị lớn của các thành phần điện trở và tụ điện rất khó chế tạo một cách kinh tế trên IC. Vì vậy, mạch cổng DTL NAND sau đây có thể được sửa đổi để triển khai IC bằng cách loại bỏ tụ C1, giảm giá trị của điện trở và sử dụng Linh kiện bán dẫn & điốt bất cứ nơi nào có thể đạt được. Mạch được sửa đổi này chỉ đơn giản sử dụng một nguồn cung cấp dương duy nhất và mạch này bao gồm một giai đoạn đầu vào với điốt D1 và D2, điện trở R3 và cổng AND được theo sau thông qua một biến tần bán dẫn.

Đang làm việc

Hoạt động của mạch này là, mạch này có hai đầu vào A và B, và điện áp đầu vào như A & B có thể CAO hoặc THẤP.

Nếu cả hai đầu vào A và B đều ở mức thấp hoặc logic 0 thì cả hai điốt sẽ bị phân cực thuận, do đó điện thế ở 'M' là độ sụt điện áp của một diode là 0,7 V. Mặc dù để điều khiển bóng bán dẫn 'Q' dẫn điện , thì chúng ta cần 2,1 V để phân cực thuận các điốt D3, D4 & điểm nối BE của bóng bán dẫn 'Q', do đó bóng bán dẫn này là điểm cắt và cung cấp đầu ra Y = 1

Y = Vcc = Logic 1 và với A = B = 0 thì Y = 1 hoặc Cao.

Nếu bất kỳ đầu vào A hoặc B nào ở mức thấp thì bất kỳ đầu vào nào cũng có thể được kết nối với GND bằng bất kỳ đầu cuối nào được kết nối với +Vcc, diode tương đương sẽ dẫn điện và bóng bán dẫn VM ≅ 0,7 V & Q sẽ bị cắt và cung cấp đầu ra 'Y' = 1 hoặc logic Cao.

Nếu A = 0 & B =1 (hoặc) nếu A = 1 & B = 0 thì xuất ra Y = 1 hoặc CAO.

Nếu hai đầu vào như cả A & B đều CAO và cả A & B đều được kết nối đơn giản với + Vcc, thì cả hai điốt D1 & D2 sẽ hoạt động ngược và chúng không dẫn điện. Điốt D3 & D4 được phân cực thuận và dòng điện ở cực cơ sở được cung cấp đơn giản cho bóng bán dẫn Q thông qua Rd, D3 và D4. Bóng bán dẫn có thể được điều khiển ở trạng thái bão hòa và điện áp o/p sẽ ở mức điện áp thấp.

Với A = B = 1, đầu ra Y = 0 hoặc THẤP.

Các ứng dụng của DTL sửa đổi bao gồm những điều sau đây.

Có thể có quạt ra lớn hơn do các cổng tiếp theo có trở kháng cao với điều kiện logic CAO. Mạch này có khả năng chống ồn vượt trội. Việc sử dụng nhiều điốt thay vì điện trở và tụ điện sẽ làm cho mạch này rất tiết kiệm ở dạng mạch tích hợp.

Cổng logic bóng bán dẫn điốt NOR

Cổng logic NOR của bóng bán dẫn diode được thiết kế tương tự như cổng DTL NAND với cổng DRL OR có biến tần bóng bán dẫn. Mạch DTL NOR có thể được thiết kế trang nhã hơn bằng cách kết hợp nhiều bộ biến tần DTL khác nhau thông qua một đầu ra chung. Bằng cách này, một số bộ biến tần có thể được hợp nhất để cung cấp các đầu vào cần thiết cho cổng NOR.

Mạch này có thể được thiết kế với các thành phần của mạch Biến tần DTL ngoài Nguồn cấp & hai 4,7 K điện trở , 1N914 hoặc 1N4148 điốt silicon. Kết nối mạch theo mạch hiển thị dưới đây.

Đang làm việc

Sau khi kết nối được thực hiện, cần cung cấp nguồn điện cho mạch. Sau đó, áp dụng bốn kết hợp đầu vào có thể có ở A & B từ nguồn điện bằng công tắc nhúng. Bây giờ đối với mỗi kết hợp đầu vào, cần ghi lại điều kiện logic của đầu ra 'Q' như được biểu thị bằng DẪN ĐẾN & ghi lại kết quả đầu ra đó. So sánh kết quả với phép toán cổng NOR. Sau khi quan sát xong, hãy tắt nguồn điện.

Cổng logic và bóng bán dẫn điốt

Cổng AND logic của bóng bán dẫn diode được hiển thị bên dưới. Trong mạch này, trạng thái logic như sau; 1 & 0 được lấy tương ứng là logic dương +5V & 0V.

Bất cứ khi nào bất kỳ đầu vào nào từ A1, A2 (hoặc) A3 ở trạng thái logic thấp thì diode được kết nối với đầu vào đó sẽ phân cực thuận sau đó, bóng bán dẫn sẽ bị cắt và đầu ra sẽ ở mức THẤP hoặc logic 0 Tương tự, nếu cả ba đầu vào đều ở mức logic 1 thì không có điốt nào dẫn điện và bóng bán dẫn dẫn điện mạnh. Sau đó, bóng bán dẫn bão hòa và đầu ra sẽ CAO hoặc logic 1.

Bảng chân lý của logic và cổng của bóng bán dẫn diode được hiển thị bên dưới.

So sánh giữa DTL, TTL & RTL

Sự khác biệt giữa DTL, TTL và RTL được thảo luận dưới đây.

Thuận lợi

Những ưu điểm của mạch logic bóng bán dẫn diode bao gồm những điều sau đây.

• Tốc độ chuyển đổi của DTL nhanh hơn so với RTL.
• Việc sử dụng điốt trong mạch DTL làm cho chúng rẻ hơn vì việc chế tạo điốt trên IC đơn giản hơn so với điện trở và tụ điện.
• Tổn thất điện năng trong mạch DTL rất thấp.
• Mạch DTL có tốc độ chuyển mạch nhanh hơn.
• DTL có quạt ra lớn hơn và cải thiện độ ồn.

Các Nhược điểm của mạch logic diode bán dẫn bao gồm những điều sau đây.

• DTL có tốc độ hoạt động thấp so với TTL.
• Nó có độ trễ lan truyền cổng cực kỳ lớn.
• Đối với đầu vào cao, đầu ra của DTL sẽ chuyển sang trạng thái bão hòa.
• Nó tạo ra nhiệt trong suốt quá trình hoạt động.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của logic bóng bán dẫn diode bao gồm những điều sau đây.

• Logic Diode-Transistor được sử dụng để thiết kế và chế tạo các mạch kỹ thuật số trong đó cổng logic sử dụng điốt trong giai đoạn đầu vào & BJT ở giai đoạn đầu ra.
• DTL là một loại mạch cụ thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử kỹ thuật số hiện nay để xử lý tín hiệu điện.
• DTL được sử dụng để tạo ra các mạch logic đơn giản.

Như vậy, đây là tổng quan về logic bóng bán dẫn diode , mạch điện, hoạt động, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng. Mạch DTL phức tạp hơn so với mạch RTL, nhưng logic này đã thay đổi RTL do khả năng FAN OUT vượt trội và biên độ nhiễu được tăng cường nhưng DTL có tốc độ chậm. Đây là câu hỏi dành cho bạn, RTL là gì?