Co to jest logika tranzystorowa?
Logika diodowo-tranzystorowa odnosi się do określonej klasy obwodu wykorzystywanego we współczesnej cyfrowej elektronice do przetwarzania sygnałów elektrycznych. Konstrukcja tych obwodów wykorzystuje dwubiegunowe tranzystory złączowe, diody półprzewodnikowe i rezystory. Obwód logiczny tranzystor-dioda wykorzystuje swoje diody do wykonywania funkcji logicznych, a tranzystor do wykonywania funkcji wzmacniających. Jest to sprzeczne z obwodami logicznymi rezystor-tranzystor, poprzednikiem logiki diodowo-tranzystorowej, które wykorzystują bipolarne tranzystory i rezystory zarówno do funkcji logicznych, jak i wzmacniających.
Cyfrowe układy logiczne, zwane bramkami, wykonują funkcje na sygnałach elektrycznych, takie jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie. Na przykład bramka AND może mieć dwa wejścia, ponumerowane jeden i dwa oraz jedno wyjście. Kiedy sygnał jest wysoki zarówno na wejściu pierwszym, jak i drugim, brama wyśle wysoki sygnał ze swojego wyjścia. Inżynierowie nazywają te obwody logiczne, ponieważ działają logicznie i przewidywalnie w odpowiedzi na różne kombinacje danych wejściowych.
W przykładzie bramki AND może reagować tylko na kilka sposobów na dowolną kombinację danych wejściowych. Potencjalne odpowiedzi dla bramek logicznych są często wymieniane jako prosty zestaw wzorów matematycznych. Możliwe odpowiedzi dla bramki z dwoma wejściami AND, przy czym pierwszy składnik jest wprowadzany jako pierwszy, drugi składnik jest wprowadzany jako drugi, a suma jest wyjściem dla bramki, są następujące: 0 + 0 = 0, 1 + 0 = 0, 0 + 1 = 0 i 1 + 1 = 1. Bramy logiczne występują w wielu innych typach, w tym bram NAND, OR i NOR. Każda z tych bramek logicznych zapewnia inny zestaw funkcji logicznych, które po połączeniu mogą wykonywać dowolną kombinację operacji matematycznych na dowolnej kombinacji wejściowych sygnałów elektrycznych.
Pierwsze logiczne funkcje w elektronice były wykonywane za pomocą ręcznych przełączników, gdzie dany przełącznik byłby odwracany, aby zapewnić wyjście, gdy operator zobaczył wymagane sygnały - zwykle wskazywane przez szereg lampek. Później funkcje te zostały zautomatyzowane za pomocą przekaźników elektronicznych. Urządzenia te były duże i wolne oraz cierpiały z powodu błędów ludzkich i uszkodzeń mechanicznych.
Wraz z pojawieniem się tranzystora półprzewodnikowego, urządzenia, które naturalnie wymaga dwóch wejść, aby zapewnić wyjście, funkcje bramkowania stały się szybsze i bardziej niezawodne, a zbudowano pierwsze prawdziwe cyfrowe układy logiczne, z wykorzystaniem rezystorów tworzących logikę rezystor-tranzystor (RTL). W miarę postępu technologii uświadomiono sobie, że zastosowanie diod półprzewodnikowych zamiast rezystorów nie tylko zwiększy prędkość roboczą bramek logicznych, ale także pozwoli na większe wachlowanie, co najprościej oznacza, że bramki mogą mieć więcej niż dwa wejścia. Tak narodziła się technologia logiki diodowo-tranzystorowej (DTL), która stała się standardem dla bramek logicznych.
Wraz z rozwojem technologii tranzystorowej inżynierowie zaczęli udostępniać nowe urządzenia, takie jak tranzystory polowe. Urządzenia te są szybsze i mniejsze i zużywają mniej energii niż tranzystory stosowane w obwodach logicznych tranzystorów diodowych. Stosując tranzystory polowe zamiast diod DTL, powstałe bramki logiczne działają znacznie szybciej i mogą mieć wiele wyjść. W rezultacie ta nowsza technologia logiki tranzystorowo-tranzystorowej, nazwana TTL, znacznie zastąpiła DTL i jest nowym standardem w konstrukcji bramek logicznych.