บทความนี้จะพิจารณาตรรกะ TTL ซึ่งยังคงใช้อยู่ในเทคโนโลยีบางสาขา ตรรกะมีหลายประเภท: ทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์ (TTL) ไดโอดทรานซิสเตอร์ (DTL) ตามทรานซิสเตอร์ MOS (CMOS) เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์สองขั้วและ CMOS ไมโครเซอร์กิตแรกๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือไมโครเซอร์กิตที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี TTL แต่ตรรกะประเภทอื่นที่ยังใช้ในเทคโนโลยีไม่สามารถละเลยได้
ลอจิกไดโอด-ทรานซิสเตอร์
โดยใช้ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ธรรมดา คุณจะได้องค์ประกอบลอจิกที่ง่ายที่สุด (แผนภาพแสดงด้านล่าง) องค์ประกอบในตรรกะนี้เรียกว่า "2I" เมื่อศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ถูกนำไปใช้กับอินพุตใดๆ (หรือทั้งสองอย่างพร้อมกัน) กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลผ่านตัวต้านทาน ในกรณีนี้ แรงดันตกคร่อมเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สรุปได้ว่าที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ ศักยภาพจะเท่ากับหน่วย หากใช้กับอินพุตทั้งสองพร้อมกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ด้วยความช่วยเหลือของรูปแบบดังกล่าว การดำเนินการเชิงตรรกะ "2AND" จะถูกนำไปใช้
จำนวนเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดกำหนดจำนวนอินพุตที่องค์ประกอบจะมี เมื่อใช้เซมิคอนดักเตอร์สองตัว วงจร "2I" จะถูกใช้งาน สาม - "3I" ฯลฯ ในไมโครเซอร์กิตสมัยใหม่ องค์ประกอบที่มีแปดไดโอด ("8I") จะถูกสร้างขึ้น ข้อเสียอย่างใหญ่หลวงของตรรกะ DTL คือความสามารถในการโหลดในระดับที่น้อยมาก ด้วยเหตุนี้จึงต้องเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์กับองค์ประกอบลอจิก
แต่จะสะดวกกว่ามากที่จะใช้ลอจิกกับทรานซิสเตอร์ด้วยอีซีแอลเพิ่มเติมหลายตัว ในวงจรลอจิก TTL ดังกล่าว จะใช้ทรานซิสเตอร์หลายตัวส่งสัญญาณ แทนที่จะใช้ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนาน องค์ประกอบนี้คล้ายกับหลักการของ "2I" แต่ที่เอาต์พุตจะมีศักยภาพในระดับสูงก็ต่อเมื่ออินพุตทั้งสองมีค่าเท่ากันในเวลาเดียวกัน ในกรณีนี้ ไม่มีกระแสอีซีแอล และทรานซิชันถูกบล็อก รูปแสดงวงจรลอจิกทั่วไปโดยใช้ทรานซิสเตอร์
วงจรอินเวอร์เตอร์บนองค์ประกอบลอจิก
ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องขยายเสียง มันกลับกลายเป็นสัญญาณที่เอาต์พุตของส่วนประกอบ องค์ประกอบของประเภท "และ-ไม่ใช่" ระบุไว้ในไมโครเซอร์กิตแบบอนุกรมของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น ไมโครเซอร์กิตของซีรีส์ K155LA3 มีองค์ประกอบการออกแบบประเภท "2I-NOT" จำนวนสี่ชิ้น ตามองค์ประกอบนี้อุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ถูกสร้างขึ้น ใช้ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งตัว
หากต้องการควบรวมกิจการองค์ประกอบลอจิกหลายอย่างของประเภท "และ" ตามวงจร "OR" (หรือหากจำเป็นต้องใช้องค์ประกอบลอจิก "OR") ทรานซิสเตอร์จะต้องเชื่อมต่อแบบขนานที่จุดที่ระบุไว้ในแผนภาพ ในกรณีนี้ จะได้รับเพียงหนึ่งคาสเคดที่เอาต์พุต องค์ประกอบเชิงตรรกะของประเภท "2OR-NOT" แสดงในรูปภาพนี้:
องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในไมโครเซอร์กิต ซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร LR แต่ตรรกะ TTL ของประเภท "OR-NOT" นั้นใช้ตัวย่อ LE เช่น K153LE5 มันมีสี่องค์ประกอบตรรกะ “2OR-NOT” ที่สร้างขึ้นในครั้งเดียว
ระดับลอจิกไอซี
ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ ไมโครเซอร์กิตที่มีตรรกะ TTL ถูกใช้ซึ่งขับเคลื่อนโดย 3 และ 5 V. แต่เฉพาะระดับตรรกะของหนึ่งและศูนย์เท่านั้นที่ไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้จึงไม่จำเป็นต้องจับคู่ไมโครเซอร์กิตเพิ่มเติม กราฟด้านล่างแสดงระดับแรงดันไฟที่อนุญาตที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ
แรงดันในสภาวะที่ไม่แน่นอนที่อินพุตของไมโครเซอร์กิต เมื่อเทียบกับเอาต์พุต ได้รับอนุญาตภายในขีดจำกัดที่น้อยกว่า และกราฟนี้แสดงขอบเขตของระดับของหน่วยลอจิคัลและเป็นศูนย์สำหรับไมโครเซอร์กิตประเภท TTL
เปิด Schottky diode
แต่สวิตช์ทรานซิสเตอร์ธรรมดามีข้อเสียอย่างหนึ่ง - พวกมันมีโหมดความอิ่มตัวเมื่อทำงานในสถานะเปิด เพื่อให้สารพาหะส่วนเกินละลายและเซมิคอนดักเตอร์ไม่อิ่มตัว ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จะถูกเปิดระหว่างฐานและตัวสะสม รูปแสดงวิธีเชื่อมต่อไดโอด Schottky กับทรานซิสเตอร์
A Schottky diode มีระดับแรงดันไฟที่ประมาณ 0.2-0.4 V ในขณะที่ทางแยกซิลิคอน p-n มีขีดจำกัดแรงดันไฟอย่างน้อย 0.7 V และนี่จะน้อยกว่าอายุการใช้งานของตัวพาประเภทชนกลุ่มน้อยใน a คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ ไดโอด Schottky ช่วยให้คุณสามารถเก็บทรานซิสเตอร์ไว้ได้เนื่องจากมีขีดจำกัดต่ำสำหรับการเปิดทางแยก ด้วยเหตุนี้ Triode จึงถูกป้องกันไม่ให้เข้าสู่โหมด
ตระกูล TTL microcircuits
ปกติแล้ว ไมโครเซอร์กิตประเภทนี้จะใช้พลังงานจากแหล่งจ่าย 5 V มีองค์ประกอบภายในประเทศที่คล้ายคลึงกัน - ซีรีส์ SN74 แต่หลังจากซีรีส์จะมีตัวเลขดิจิทัลซึ่งระบุจำนวนและประเภทของส่วนประกอบทางลอจิคัล ไมโครเซอร์กิต SN74S00 มีองค์ประกอบลอจิก 2I-NOT มีวงจรไมโครที่ขยายช่วงอุณหภูมิมากกว่า - K133 ในประเทศและ SN54 ต่างประเทศ
ไมโครเซอร์กิตรัสเซีย ซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายกับ SN74 ถูกผลิตขึ้นภายใต้ชื่อ K134 ไมโครเซอร์กิตต่างประเทศที่กินไฟและความเร็วต่ำ จะมีตัวอักษร L ต่อท้าย ไมโครเซอร์กิตต่างประเทศที่มีตัวอักษร S ต่อท้ายมีคู่ในประเทศซึ่งหมายเลข 1 ถูกแทนที่ด้วย 5 ตัวอย่างเช่น K555 ที่รู้จักกันดี หรือ K531 ปัจจุบัน มีการผลิตไมโครเซอร์กิตซีรีส์ K1533 หลายประเภท ซึ่งใช้ความเร็วและพลังงานต่ำมาก
ประตูลอจิกCMOS
ไมโครวงจรที่มีทรานซิสเตอร์เสริมอยู่บนพื้นฐานขององค์ประกอบ MOS ที่มีช่องสัญญาณ p และ n ด้วยความช่วยเหลือของหนึ่งศักยภาพ เปิดทรานซิสเตอร์ p-channel เมื่อเกิดตรรกะ "1" ทรานซิสเตอร์ตัวบนจะเปิดขึ้นและตัวล่างจะปิด ในกรณีนี้จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไมโครเซอร์กิต เมื่อสร้าง "0" ทรานซิสเตอร์ตัวล่างจะเปิดขึ้นและตัวบนจะปิด ในกรณีนี้ กระแสจะไหลผ่านไมโครเซอร์กิต ตัวอย่างขององค์ประกอบลอจิกที่ง่ายที่สุดคืออินเวอร์เตอร์
โปรดทราบว่าไอซี CMOS ไม่วาดกระแสในโหมดคงที่ ปริมาณการใช้ปัจจุบันเริ่มต้นเมื่อเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งเป็นองค์ประกอบตรรกะอื่นเท่านั้น ลอจิก TTL ในองค์ประกอบดังกล่าวมีการใช้พลังงานต่ำ รูปภาพแสดงไดอะแกรมขององค์ประกอบของประเภท "NAND" ที่คอมไพล์บนทรานซิสเตอร์ CMOS
วงจรโหลดแอ็คทีฟสร้างขึ้นจากทรานซิสเตอร์สองตัว หากจำเป็นต้องสร้างศักย์ไฟฟ้าสูง เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้จะเปิดออก และสารกึ่งตัวนำจะปิดตัวลง โปรดทราบว่าลอจิกทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์ (TTL) ขึ้นอยู่กับการทำงานของคีย์ เซมิคอนดักเตอร์ที่ต้นแขนเปิดและแขนท่อนล่างปิด ในกรณีนี้ ในโหมดสแตติก ไมโครเซอร์กิตจะไม่กินกระแสจากแหล่งพลังงาน
