Che cos'è la logica diodo-transistor?
La logica diodo-transistor si riferisce a una specifica classe di circuito utilizzata nella moderna elettronica digitale per elaborare segnali elettrici. La costruzione di questi circuiti impiega transistor di giunzione bipolare, diodi a semiconduttore e resistori. Un circuito logico a diodo-transistor utilizza i suoi diodi per eseguire funzioni logiche e un transistor per eseguire funzioni di amplificazione. Ciò è in contrasto con i circuiti logici resistore-transistor, il predecessore della logica diodo-transistor, che utilizzano transistor e resistori di giunzione bipolare sia per la logica che per le funzioni di amplificazione.
I circuiti logici digitali, chiamati gate, svolgono funzioni sui segnali elettrici, quali addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione. Una porta AND, ad esempio, può avere due ingressi, numerati uno e due e un'uscita. Quando un segnale è alto sia sull'ingresso uno che sull'ingresso due, il gate invierà un segnale alto dalla sua uscita. Gli ingegneri chiamano questi circuiti logici perché agiscono in modo logico e prevedibile in risposta a varie combinazioni di input.
Nell'esempio di una porta AND, può rispondere solo un certo numero di modi a qualsiasi combinazione di input. Le risposte potenziali per le porte logiche sono spesso elencate come un semplice insieme di formule matematiche. Le possibili risposte per un gate AND a due input, con il primo termine come input one, il secondo termine come input due e la somma come output del gate, sono le seguenti: 0 + 0 = 0, 1 + 0 = 0, 0 + 1 = 0 e 1 + 1 = 1. Le porte logiche sono disponibili in molti altri tipi, tra cui porte NAND, OR e NOR. Ognuna di queste porte logiche fornisce un insieme diverso di funzioni logiche che, se combinate, possono eseguire qualsiasi combinazione di esecuzioni matematiche su qualsiasi combinazione di ingressi di segnali elettrici.
Le prime funzioni logiche in elettronica sono state eseguite tramite interruttori manuali, in cui un determinato interruttore sarebbe stato girato per fornire un'uscita quando l'operatore ha visto che erano stati forniti i segnali necessari, generalmente indicati da una serie di luci. Successivamente, queste funzioni sono state automatizzate con relè elettronici. Questi dispositivi erano grandi e lenti e soffrivano di errori umani e guasti meccanici.
Con l'avvento del transistor a stato solido, un dispositivo che richiede naturalmente due ingressi per fornire un'uscita, le funzioni di gating sono diventate più veloci e più affidabili e sono stati costruiti i primi veri circuiti logici digitali, con l'uso di resistori che creano logica resistore-transistor (RTL) tecnologia. Con il progredire della tecnologia, si è realizzato che l'uso di diodi a semiconduttore al posto dei resistori non solo aumenterebbe la velocità operativa delle porte logiche, ma consentirebbe anche un maggiore fan-in, che in termini più semplici significa che le porte potrebbero avere più di due ingressi. Nacque così la tecnologia logica diodo-transistor (DTL), che divenne lo standard per le porte logiche.
Con l'aumentare della tecnologia dei transistor, nuovi dispositivi, come i transistor ad effetto di campo, sono diventati disponibili per gli ingegneri. Questi dispositivi sono più veloci e più piccoli e consumano meno energia rispetto ai transistor utilizzati nei circuiti logici a diodi-transistor. Utilizzando transistor ad effetto di campo al posto dei diodi DTL, le porte logiche risultanti funzionano molto più velocemente e possono avere più uscite. Di conseguenza, questa più recente tecnologia logica a transistor-transistor, soprannominata TTL, ha ampiamente sostituito DTL ed è il nuovo standard nella costruzione di gate logici.