数字逻辑设计:IC家庭解释道
介绍
在数字电子技术,一个逻辑家庭指的是数字集成电路设备的构造组合买下电子门。一个家庭有自己的供电电压和不同的逻辑水平。一些家庭也介绍了单个组件也被用来设计集成电路和互连。每个家庭都有自己的特点,优点和缺点。还在每个家庭,都有一个范围的电压可能是高或低水平。下面列出了这些家庭:
- 二极管逻辑(DL)
- 电阻晶体管逻辑(RTL)
- 二极管晶体管逻辑(迪泰)
- 晶体管—晶体管逻辑(TTL)
- 射极耦合逻辑(ECL)
- 互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑
让我们来看看每个家庭的设计根据他们的特点,优点,缺点,和使用。
描述和特征
二极管逻辑(DL)
在二极管逻辑,所有的逻辑实现使用电阻和二极管。至关重要的是,二极管正向偏压,可以进行。在二极管逻辑中,二极管的目的是执行或和操作。二极管也可以用作逻辑开关。二极管的缺点是,他们倾向于快速降解的信号。二极管也不能为多个阶段工作,只有一个阶段。二极管也不能执行不能操作这限制了它们的功能。
电阻晶体管逻辑(RTL)
在电阻晶体管逻辑,逻辑是使用晶体管和电阻来实现的。在这个逻辑,输入信号结合使用晶体管。然后将这些输入信号反向和放大。有时候需要一个额外的晶体管re-amplify信号。电阻晶体管盖茨不是非常昂贵,是非常简单的构造。使用RTL盖茨的缺点是,他们把大量的电流的电源。他们是较慢的应用程序中使用,但不能用于当今的计算机,因为它们无法在高速开关。RTL盖茨可以用作放大器用于小信号的放大。也可以用作数字和线性电路之间的接口。
二极管晶体管逻辑(迪泰)
在二极管晶体管逻辑,逻辑是使用二极管和晶体管来实现的。迪泰有一些优势DL和RTL。二极管可以执行,或操作但随着晶体管输出信号可以被放大。在迪泰,信号可以恢复完整的逻辑水平如果我们添加一个晶体管逻辑门的输出。这导致逻辑反转。迪泰的另一个优点是,或操作可以执行的二极管代替电阻。这消除了输入信号之间的相互作用。但晶体管的开关速度是有限的,由于晶体管的输入电阻。迪泰在早期使用电子管计算机。
晶体管—晶体管逻辑(TTL)
在晶体管—晶体管逻辑,逻辑门在晶体管构造。它在1964年首次引入。TTL使用双极晶体管构建其集成电路。有不同版本的TTL:
- 标准TTL。
- 高速TTL。
- 低功率TTL。
- Schhottky TTL。
我们将只讨论基本的TTL。所有上面的TTL的家庭中有三个配置即:
- 图腾柱输出。
- 集电极开路输出。
- 三态输出。
TTL的输入部分由一个分相器晶体管和一个输入晶体管。输入晶体管发射极基极结变得正向偏压时进行。
TTL已成为标准的逻辑电路在许多应用程序数年。TTL大大降低了制造成本,因为多个发射器可以添加输入所以不需要额外的空间和多个输入门可以很容易地构造。近年来输出电路也被修改和配置被称为“图腾柱”。商业TTL集成电路方案包括三个三个输入盖茨,四两个输入盖茨,或者两个四个输入。集成电路的结构总是保持不变。
射极耦合逻辑(ECL)
在射极耦合逻辑,晶体管是禁止进入深度饱和,所以没有存储延迟。这个逻辑与高速环境中使用应用程序。它被认为是最好的,因为有一个非常低的传播延迟。事实上,它是目前最快的双极电路。它于1962年首次引入。这个逻辑家庭绕过TTL的速度。发射极耦合逻辑也是一个未饱和的逻辑。发射极耦合逻辑通常是-0.9 v的逻辑水平高-1.6逻辑和低逻辑。发射极耦合逻辑的设计由终端电阻信号可以传播很低的反射。
互补金属Oxcide半导体逻辑(CMOS)
CMOS低功耗和高扇出而闻名。互补金属氧化物半导体内部的晶体管是由一个NMOS晶体管和PMOS晶体管。实现逻辑函数,使用p型和n型晶体管。目前在微处理器技术和使用特定于应用程序的集成电路。没有功耗CMOS。它也被认为是最可靠的逻辑家庭今天。
