منطق الترانزستور المقاوم: الدائرة، العمل، الاختلافات، الخصائص وتطبيقاتها

تم اختراع منطق الترانزستور المقاوم أو RTL بواسطة فيرتشايلد في عام 1961 بعد اكتشاف المرحلية التي أصبحت التكنولوجيا الأساسية لتطوير أشباه الموصلات. هذا هو أول IC يتكون من المقاومات والترانزستورات ثنائية القطب. أصبحت عائلة المنطق الرقمي الأساسية التي تم إنشاؤها كدائرة متكاملة متجانسة. كانت RTL أول عائلة منطقية ذات قطبين الترانزستورات وبعد ذلك تم استبداله بالكامل بـ DTL (منطق الترانزستور الثنائي). تم استخدام هذه المرحلية داخل كمبيوتر التوجيه أبولو. توفر هذه المقالة معلومات موجزة عن منطق الترانزستور المقاوم أو من اليمين إلى اليسار.

ما هو منطق الترانزستور المقاوم (RTL)؟

تُعرف أول دائرة متكاملة مكونة من مقاومات وترانزستورات ثنائية القطب بمنطق الترانزستور المقاوم. يأتي اسم RTL من حقيقة أن الوظائف المنطقية تم تحقيقها بواسطة شبكات المقاومات بينما تم تحقيق تضخيم الإشارة بواسطة الترانزستور. يحتوي تكوين RTL الأساسي على مقاومة دخل واحدة وترانزستور واحد حيث يتم استخدام المقاوم كمحدد للتيار ويستخدم الترانزستور كمفتاح. يحتوي على وظيفة منطقية عاكسة تعمل على عكس إشارة الإدخال بشكل منطقي وإخراجها. يتم استخدام منطق المقاوم والترانزستور في التصميم والتصنيع الدوائر الرقمية هذا الاستخدام بوابات المنطق، بوابات منطقية بما في ذلك المقاومات والترانزستورات.

الدائرة المنطقية للترانزستور المقاوم

الدائرة المنطقية الأساسية المستخدمة بشكل متكرر في عائلات المنطق الرقمي هي الدائرة المنطقية للترانزستور المقاوم وهي جهاز مشبع ثنائي القطب. تظهر الدائرة المنطقية للترانزستور المقاوم أدناه. الدائرة المستخدمة هنا عبارة عن بوابة RTL NOR ذات مدخلين والتي تم تصميمها بمقاومات وترانزستورات. يتم توصيل المقاومات (R1 و R2) في الدائرة على جانب الإدخال والترانزستورات (Q1 و Q2) متصلة على جانب الإخراج.

في هذه الدائرة، يتم توصيل أطراف باعث الترانزستورات ببساطة بالطرف الأرضي. يتم ربط أطراف التجميع الخاصة بإثنين من الترانزستورات بشكل مشترك ويتم إمدادها بمصدر الجهد عبر المقاوم 'RC'. في هذه الدائرة، يسمى المقاوم المجمع أيضًا بمقاوم السحب السلبي.

كيف يعمل منطق المقاوم والترانزستور؟

تعمل بوابة RTL NOR ذات المدخلين على النحو التالي: عندما يكون كلا مدخلي الدائرة مثل A وB عند المنطق 0، فإنه لا يكفي تنشيط بوابات الترانزستورين. وبالتالي، فإن الترانزستورين لن يعملا، وبالتالي فإن الجهد +VCC سيظهر عند الخرج 'Y'. وبالتالي فإن خرج هذه الدائرة هو المنطق عالي أو المنطق 1 عند الطرف 'Y'.

عندما يتم إعطاء أي من المدخلين كجهد منطقي 1 أو جهد عالي، فسيتم تنشيط ترانزستور دخل البوابة العالية. لذلك سيؤدي هذا إلى إنشاء ممر لمصدر الجهد للذهاب إلى GND عبر المقاوم والترانزستور RC. لذلك يكون خرج هذه الدائرة هو المنطق LOW أو المنطق 0 عند الطرف 'Y'.

عندما تكون مدخلات الدائرة عالية، فإنه يدفع كلا الترانزستورات في هذه الدائرة إلى التنشيط. وبالتالي، فإنه سيتم إنشاء ممر لمصدر الجهد لتزويد GND عبر المقاوم والترانزستور RC. لذلك يكون خرج هذه الدائرة هو المنطق LOW أو المنطق 0 عند الطرف 'Y'. يظهر جدول الحقيقة لبوابة NOR أدناه.

صفات

تتضمن الخصائص المنطقية للترانزستور المقاوم ما يلي.

• مخرج RTL - 5.
• تأخير الانتشار – 25 نانوثانية
• تبديد الطاقة RTL – 12 ميجاوات.
• هامش الضوضاء لإدخال الإشارة المنخفضة – 0.4 فولت.
• مناعة الضوضاء ضعيفة.
• لديها سرعة أقل.

الفرق بين RTL وDTL وTTL

تتضمن الاختلافات بين RTL وDTL وTTL ما يلي.

إيجابيات - سلبيات

ال مزايا منطق الترانزستور المقاوم تشمل ما يلي.

• تستخدم دائرة RTL أقل قدر من الترانزستورات للجمع بين إشارات الإدخال المختلفة، مما يساعد في تضخيم وعكس الإشارة الناتجة المجمعة
• بوابات RTL بسيطة وغير مكلفة.
• هذه مفيدة نظرًا لتوفر الإشارات العادية والمقلوبة بشكل متكرر.
• يتميز RTL بسهولة التصميم وعدد مكونات أقل مما يجعله شائعًا في مجال الإلكترونيات الرقمية.
• يتم استبدال منطق الترانزستور المقاوم بعائلات منطقية متقدمة جدًا مثل TTL وCMOS بسبب أدائها وكفاءتها المحسنة.
• فهو يقلل من استخدام العديد من مكونات أشباه الموصلات.

ال عيوب منطق الترانزستور المقاوم تشمل ما يلي.

• يتمتع منطق ترانزستور المقاوم بتبديد تيار عالي عندما يتصرف الترانزستور بشكل يزيد من سرعة المقاوم المتحيز o/p.
• يتميز بتبديد طاقة عالي عند تشغيل الترانزستور عن طريق توفير التيار داخل مقاومات القاعدة والمجمع.
• لديها مروحة محدودة.
• سرعة هذه الدوائر بطيئة جدًا مقارنة بالأنواع الأخرى من العائلات المنطقية بسبب استخدام الترانزستورات والمقاومات.
• دوائر RTL معقدة.
• تتمتع هذه الدوائر بحصانة ضعيفة ضد الضوضاء مما يجعلها عرضة للتداخل وتدهور الإشارة.
• تحتاج دوائر RTL إلى مستويات جهد عالية إلى حد ما للتشغيل السليم، مما يحد من توافقها مع الأنظمة الأخرى.

التطبيقات

ال تطبيقات منطق الترانزستور المقاوم تشمل ما يلي.

• تم استخدام RTL ICs في كمبيوتر توجيه أبولو،
• هذه هي الدوائر المنطقية الأساسية المستخدمة في المنطق الرقمي العائلات.

هكذا هذا نظرة عامة على منطق المقاوم والترانزستور وهي فئة من الدوائر الرقمية، مصممة بمقاومات وBJTs. RTL هي إحدى الدوائر المنطقية الرئيسية المستخدمة في عائلات المنطق الرقمي وتعتبر عائلة المنطق الأساسية المقدمة للدوائر المتكاملة. تم تصميم البوابات المنطقية بتقنية RTL بشكل أساسي باستخدام المقاومات وترانزستورات NPN حيث تستخدم المقاومات كمحددات للتيار وتستخدم ترانزستورات NPN كمفاتيح. وهنا سؤال لك، ما هو DTL؟