डायोड-ट्रांजिस्टर तर्क

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बुनियादी दो-इनपुट डीटीएल नंद गेट की योजनाबद्ध। R3, R4 और V− जमीन के नीचे इनपुट डीएल चरण के सकारात्मक आउटपुट वोल्टेज को स्थानांतरित करते हैं (कम इनपुट वोल्टेज पर ट्रांजिस्टर को काटने के लिए)।

डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक (DTL) डिजिटल सर्किट का एक वर्ग है जो ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक का प्रत्यक्ष पूर्वज है। इसे इसलिए कहा जाता है क्योंकि लॉजिक गेट फ़ंक्शन और (तर्क) और या (तर्क) डायोड तर्क द्वारा निष्पादित किए जाते हैं, जबकि इन्वर्टर (लॉजिक गेट) | लॉजिकल इनवर्जन (NOT) और एम्पलीफायर (सिग्नल बहाली प्रदान करना) एक ट्रांजिस्टर द्वारा किया जाता है (में) प्रतिरोधक-ट्रांजिस्टर लॉजिक और ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक के विपरीत)।

कार्यान्वयन

पहली तस्वीर में दिखाए गए DTL सर्किट में तीन चरण होते हैं: एक इनपुट डायोड लॉजिक स्टेज (D1, D2 और R1), एक इंटरमीडिएट लेवल शिफ्टिंग स्टेज (R3 और R4), और एक आउटपुट कॉमन-एमिटर एम्पलीफायर स्टेज (Q1 और R2) . यदि दोनों इनपुट A और B उच्च हैं (लॉजिक 1; V+ के पास), तो डायोड D1 और D2 रिवर्स बायस्ड हैं। प्रतिरोधक R1 और R3 तब Q1 (ड्राइव Q1 को संतृप्ति में) चालू करने के लिए पर्याप्त करंट की आपूर्ति करेंगे और R4 के लिए आवश्यक करंट की आपूर्ति भी करेंगे। Q1 (V) के आधार पर एक छोटा धनात्मक वोल्टेज होगाBE, जर्मेनियम के लिए लगभग 0.3 V और सिलिकॉन के लिए 0.6 V)। चालू ट्रांजिस्टर का कलेक्टर करंट तब आउटपुट क्यू को कम खींचेगा (तर्क 0; वीCE(sat), आमतौर पर 1 वोल्ट से कम)। यदि एक या दोनों इनपुट कम हैं, तो कम से कम एक इनपुट डायोड एनोड्स पर वोल्टेज को लगभग 2 वोल्ट से कम मान पर संचालित करता है और खींचता है। R3 और R4 तब एक वोल्टेज डिवाइडर के रूप में कार्य करते हैं जो Q1 के बेस वोल्टेज को नकारात्मक बनाता है और परिणामस्वरूप Q1 को बंद कर देता है। Q1 का कलेक्टर करंट अनिवार्य रूप से शून्य होगा, इसलिए R2 आउटपुट वोल्टेज Q को उच्च (तर्क 1; V + के पास) खींचेगा।

=== प्रारंभिक डायोड तर्क ट्रांजिस्टर इन्वर्टर === के साथ

NAND और NOR DTL लॉजिक सर्किट, जैसा कि IBM 608 कार्ड पर उपयोग किया जाता है। पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर प्रतीक वे हैं जो आईबीएम द्वारा उपयोग किए जाते हैं।[1]

1952 तक, आईबीएम ने ऑफ-द-शेल्फ जर्मेनियम डायोड को संशोधित करके ट्रांजिस्टर का निर्माण किया, जिसके बाद उनके पास Poughkeepsie में अपना मिश्र मिश्र धातु जंक्शन ट्रांजिस्टर निर्माण संयंत्र था।[2][3] 1950 के दशक के मध्य में, IBM 608 में डायोड लॉजिक का उपयोग किया गया था जो दुनिया का पहला पूर्ण-ट्रांजिस्टर कंप्यूटर था। एक एकल कार्ड में चार दो-तरफ़ा सर्किट या तीन तीन-तरफ़ा या एक आठ-तरफ़ा होगा। सभी इनपुट और आउटपुट सिग्नल संगत थे। सर्किट दालों को एक माइक्रोसेकंड के रूप में मज़बूती से स्विच करने में सक्षम थे।[citation needed]

1962 के D-17B मार्गदर्शन कंप्यूटर के डिजाइनरों ने उपयोग किए गए ट्रांजिस्टर की संख्या को कम करने के लिए यथासंभव डायोड-प्रतिरोधक तर्क का उपयोग किया।

असतत

आईबीएम 1401 # हार्डवेयर कार्यान्वयन (1959 में घोषित[4]) पहली तस्वीर में दिखाए गए सर्किट के समान डीटीएल सर्किट का इस्तेमाल किया।[5] आईबीएम ने तर्क पूरक ट्रांजिस्टर डायोड लॉजिक (सीटीडीएल) कहा।[6] सीटीडीएल ने एनपीएन और पीएनपी आधारित गेटों को अलग-अलग बिजली आपूर्ति वोल्टेज पर संचालित करके लेवल शिफ्टिंग स्टेज (आर3 और आर4) से बचा लिया। एनपीएन आधारित सर्किट +6V और -6V का उपयोग करते हैं और ट्रांजिस्टर -6V के करीब स्विच करता है, PNP आधारित सर्किट 0V और -12V का उपयोग करता है और ट्रांजिस्टर 0V के करीब स्विच करता है। इस प्रकार उदाहरण के लिए एक PNP गेट द्वारा संचालित एक NPN गेट 0V से -12V की सीमा के बीच -6V की दहलीज वोल्टेज को देखेगा। इसी प्रकार पीएनपी गेट स्विचिंग के लिए 0V पर 6V से -6V की सीमा से संचालित होता है। 1401 ने अपने मूल द्वारों में जर्मेनियम ट्रांजिस्टर और डायोड का इस्तेमाल किया।[7] 1401 ने R2 के साथ श्रृंखला में एक प्रारंभ करनेवाला भी जोड़ा।[7][8] भौतिक पैकेजिंग में आईबीएम मानक मॉड्यूलर प्रणाली का इस्तेमाल किया गया था।

एकीकृत

DTL गेट के एक एकीकृत सर्किट संस्करण में, R3 को श्रृंखला में जुड़े दो लेवल-शिफ्टिंग डायोड से बदल दिया जाता है। साथ ही डायोड के लिए बायस करंट और ट्रांजिस्टर बेस के लिए डिस्चार्ज पथ प्रदान करने के लिए R4 का निचला हिस्सा जमीन से जुड़ा है। परिणामी एकीकृत सर्किट एकल बिजली आपूर्ति वोल्टेज से चलता है।[9][10][11] 1962 में, सिग्नेटिक्स ने SE100-श्रृंखला परिवार पेश किया, पहला उच्च-मात्रा DTL चिप्स। 1964 में, फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर ने 930-श्रृंखला DTμL माइक्रोलॉजिक परिवार जारी किया जिसमें बेहतर शोर प्रतिरोधक क्षमता, छोटे डाई और कम लागत थी। यह सबसे व्यावसायिक रूप से सफल डीटीएल परिवार था और अन्य आईसी निर्माताओं द्वारा कॉपी किया गया था।[12][13]


गति में सुधार

केवल असतत ट्रांजिस्टर, डायोड और प्रतिरोधों से बनी एक डिजिटल घड़ी, कोई एकीकृत परिपथ नहीं। यह घड़ी 550 स्विचिंग डायोड और 196 ट्रांजिस्टर का उपयोग 60 Hz पावर-लाइन फ़्रीक्वेंसी को एक पल्स प्रति सेकंड तक विभाजित करने और घंटे, मिनट और सेकंड का डिस्प्ले प्रदान करने के लिए करती है।

DTL प्रसार विलंब अपेक्षाकृत बड़ा है। जब ट्रांजिस्टर सभी इनपुट के उच्च होने से संतृप्ति में चला जाता है, तो चार्ज बेस क्षेत्र में जमा हो जाता है। जब यह संतृप्ति से बाहर आता है (एक इनपुट कम हो जाता है) इस चार्ज को हटाना होगा और प्रसार समय पर हावी रहेगा।

DTL को गति देने का एक तरीका R3 में एक छोटा स्पीड-अप कैपेसिटर जोड़ना है। कैपेसिटर स्टोर किए गए बेस चार्ज को हटाकर ट्रांजिस्टर को बंद करने में मदद करता है; कैपेसिटर प्रारंभिक बेस ड्राइव को बढ़ाकर ट्रांजिस्टर को चालू करने में भी मदद करता है।[14] DTL को गति देने का दूसरा तरीका स्विचिंग ट्रांजिस्टर को संतृप्त करने से बचना है। यह बेकर क्लैंप के साथ किया जा सकता है। बेकर क्लैंप का नाम रिचर्ड एच. बेकर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने अपनी 1956 की तकनीकी रिपोर्ट मैक्सिमम एफिशिएंसी स्विचिंग सर्किट में इसका वर्णन किया था।[15] 1964 में, James R. Biard ने Schottky Transistor के लिए एक पेटेंट दायर किया।[16] उनके पेटेंट में Schottky डायोड ने कलेक्टर-बेस ट्रांजिस्टर जंक्शन पर आगे के पूर्वाग्रह को कम करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोका, इस प्रकार अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन को नगण्य मात्रा में कम कर दिया। डायोड को एक ही डाई पर भी एकीकृत किया जा सकता है, एक कॉम्पैक्ट लेआउट था, कोई अल्पसंख्यक-वाहक चार्ज स्टोरेज नहीं था, और पारंपरिक जंक्शन डायोड से तेज था। उनके पेटेंट ने यह भी दिखाया कि कैसे Schottky ट्रांजिस्टर का उपयोग DTL सर्किट में किया जा सकता है और कम लागत पर Schottky-TTL जैसे अन्य संतृप्त तर्क डिजाइनों की स्विचिंग गति में सुधार किया जा सकता है।

इंटरफेसिंग विचार

पहले के रेसिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक पर एक बड़ा फायदा प्रशंसक में में वृद्धि है। इसके अतिरिक्त, फैन-आउट को बढ़ाने के लिए, एक अतिरिक्त ट्रांजिस्टर और डायोड का उपयोग किया जा सकता है।[17]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ IBM Customer Manual of Instruction: Transistor Component Circuits, p. 20, IBM, 1960.
  2. ↑ Emerson W. Pugh, Lyle R. Johnson, John H. Palmer, IBM's 360 and Early 370 Systems, pp. 33-34, MIT Press, 1991 ISBN 0262161230.
  3. ↑ Bo Lojek, History of Semiconductors, pp. 60-61, Springer Science & Business Media, 2007 ISBN 3540342583.
  4. ↑ computermuseum.li
  5. ↑ The IBM 1401 may have also used a current mode logic.
  6. ↑ IBM 1960, p. 6
  7. ↑ 7.0 7.1 IBM 1401 logic Archived 2010-08-09 at the Wayback Machine Retrieved on 2009-06-28.
  8. ↑ IBM (1960). Customer Engineering Manual of Instruction: Transistor Component Circuits (PDF). IBM. Form 223-688 (5M-11R-156). Retrieved 2012-04-24.
  9. ↑ Delham, Louis A. (1968), Design and Application of Transistor Switching Circuits, Texas Instruments Electronics Series, McGraw-Hill, page 188 states resistor is replaced with one or more diodes; figure 10-43 shows 2 diodes; cites to Schulz 1962.
  10. ↑ Schulz, D. (August 1962), "A High Speed Diode Coupled NOR Gate", Solid State Design, 1 (8): 52, OCLC 11579670
  11. ↑ ASIC world: "Diode Transistor Logic"
  12. ↑ 1963: Standard Logic IC Families Introduced; Computer History Museum.
  13. ↑ Monolithic integrated circuit history; Andrew Wylie.
  14. ↑ Roehr, William D., ed. (1963), High-Speed Switching Transistor Handbook, Motorola, Inc.. Page 32 states: "As the input signal changes, the charge on the capacitor is forced into the base of the transistor. This charge can effectively cancel the transistor stored charge, resulting in a reduction of storage time. This method is very effective if the output impedance of the preceding stage is low so that the peak reverse current into the transistor is high."
  15. ↑ Baker, R. H. (1956), "Maximum Efficiency Switching Circuits", MIT Lincoln Laboratory Report TR-110, archived from the original on September 25, 2015
  16. ↑ US 3463975, Biard, James R., "बैरियर डायोड का उपयोग करते हुए यूनिटरी सेमीकंडक्टर हाई स्पीड स्विचिंग डिवाइस", published December 31, 1964, issued August 26, 1969 
  17. ↑ Millman, Jacob (1979). माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिजिटल और एनालॉग सर्किट और सिस्टम. New York: McGraw-Hill Book Company. pp. 141–143. ISBN 0-07-042327-X.


अग्रिम पठन


बाहरी संबंध

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