Principes des circuits logiques à transistors
Qu'est-ce qu'un transistor ?
Un transistor est un dispositif semi-conducteur à l'état solide (comprenant des diodes, des triodes, des transistors à effet de champ, des thyristors, etc.), qui a diverses fonctions telles que la détection, le redressement, l'amplification, la commutation, la régulation de tension et la modulation de signal. En tant que disjoncteur CA, le transistor peut contrôler le courant de sortie en fonction de la tension d'entrée. Contrairement aux commutateurs mécaniques ordinaires, tels que les relais et les commutateurs, les transistors utilisent des signaux électriques pour les contrôler en marche et en arrêt, de sorte que les vitesses de commutation peuvent être très rapides, avec des vitesses de commutation supérieures à 100 GHz en laboratoire. Les transistors sont généralement des dispositifs électroniques à semi-conducteurs constitués de matériaux semi-conducteurs. La circulation du courant peut être modifiée en ajoutant des électrons. Ce processus amène le changement de tension à affecter proportionnellement de nombreux changements dans le courant de sortie, multipliant ainsi le facteur d'amplification. À l'exception de la plupart des appareils électroniques, tous les appareils électroniques ne contiennent pas un ou plusieurs types de transistors. Certains transistors sont placés individuellement ou en commun dans des circuits intégrés et varient selon l'état de l'application.
Selon les performances du transistor, le circuit logique du transistor peut être formé, ce qui est largement utilisé dans le circuit intégré numérique.

Différentes caractéristiques d'un même type de circuit logique (RTL, DTL, TTL) :
Les circuits intégrés numériques sont des circuits logiques qui effectuent des opérations logiques et des conversions sur des circuits intégrés numériques. Les unités de base des circuits logiques sont les circuits de porte et les circuits de bascule. Le circuit de déclenchement est principalement composé de divers circuits de porte et constitue l'unité de base du circuit intégré numérique. Selon les caractéristiques de fonctionnement du circuit de l'unité de base, il est divisé en trois types : logique saturée (RTL, DTL, TTL), logique anti-saturation (STTL) et logique non saturée (ECL). Cet article présente principalement trois circuits logiques de RTL, DTL et TTL.Le premier est Resistor Transistor Coupled Logic (RTL), qui est un circuit de porte NOR. Lorsque le signal d'entrée est de haut niveau, la sortie est de bas niveau, la sortie est de bas niveau vol = 0,2 V et la sortie est de haut niveau vol = 1 V lors de l'utilisation d'une connexion par étapes, le circuit a une vitesse lente, une faible capacité de charge, anti- capacité d'interférence caractéristiques médiocres. Le circuit est illustré à la figure 1 :

Le second est un circuit logique à couplage diode-transistor (DTL), qui est un circuit de porte NAND. Tant que le signal d'entrée est faible, la sortie est élevée. La sortie est basse uniquement lorsque toutes les entrées sont hautes. Pour le circuit RTL, sa capacité de charge et sa capacité anti-interférence se sont améliorées, mais la vitesse du circuit est toujours très lente.

Le troisième type est la porte TTL NAND que nous utilisons. Comme le montre la figure, puisque l'étage d'entrée et l'étage de sortie sont composés de transistors, on parle de transistor logique transistor-transistor, ou circuit TTL en abrégé. En fait, il existe de nombreux types de circuits de porte TTL, tels que la porte NOT, la porte NAND, la porte NOR, la porte NAND et la porte NAND de sortie OC. Bien qu'il existe de nombreux types, les principes de fonctionnement de base sont similaires. Alors, introduisons ensuite un circuit de porte NAND TTL classique.

Et parce qu'il y a deux polarités de porteurs impliqués dans la conduction dans le transistor, ce circuit est un circuit bipolaire.

Étage d'entrée : T1 est un transistor multi-émetteur, qui peut être considéré comme une diode, comme le montre la figure 4. On peut donc voir sur la figure que l'étage d'entrée est un circuit de porte ET : C= D1·D2·D3 . Ce n'est que lorsque D1, D2 et D3 sont tous 1 que C produira 1 et que le reste de C sera 0.

Etage intermédiaire : composé du transistor T2 et des résistances R2 et R3. Pendant le processus de mise sous tension du circuit, l'effet d'amplification de T2 est utilisé pour fournir un courant de base plus important pour le tube de sortie T3, ce qui accélère la conduction du tube de sortie. Par conséquent, le rôle de l'étage intermédiaire est d'augmenter la vitesse d'amorçage du tube de sortie et d'améliorer les performances du circuit.

Étage de sortie : composé des transistors T3, T4, T5 et de la résistance R5. Comme le montre la figure 3, sur la figure 3, la triode T5 n'est pas un circuit de porte, et sur la figure 3, T3 et T5 sont les étages de sortie du circuit de porte TTL NAND. Comme on peut le voir sur la figure, l'étage de sortie réalise l'opération de négation logique par la triode T5. Cependant, dans le circuit de l'étage de sortie, la charge active composée des transistors T4, T3 et R4 est utilisée pour remplacer R4 dans le circuit triode sans grille, afin de conférer à l'étage de sortie une forte capacité de charge. Parmi eux, T4 peut jouer un rôle protecteur dans le claquage inverse de la triode.

Principe du niveau TTL :

Le signal de niveau TTL est le plus utilisé car les données sont généralement exprimées en binaire, + 5V équivaut à la logique "1" et 0V équivaut à la logique "0", qui est appelée TTL (Transistor-Transistor Logic transistor transistor circuit logique) . Ping) système de signalisation, qui est une technique standard de communication entre les parties d'un appareil contrôlé par un processeur informatique.

Tout d'abord, le transfert de données à l'intérieur de l'appareil contrôlé par le processeur de l'ordinateur a de faibles besoins en énergie et une faible perte de chaleur. De plus, les signaux de niveau TTL sont directement connectés au circuit intégré, éliminant ainsi le besoin de circuits de commande de ligne et de récepteur coûteux. De plus, étant donné que la transmission de données à l'intérieur de l'appareil contrôlé par le processeur de l'ordinateur s'effectue à grande vitesse, le fonctionnement de l'interface TTL peut simplement répondre à cette exigence, de sorte que le niveau TTL est un bon choix pour le dispositif de contrôle du processeur de l'ordinateur. .

Dans la plupart des cas, la communication de type TTL utilise une transmission de données parallèle, et cette méthode de transmission ne convient pas aux distances supérieures à 10 pieds. Ceci est dû à la fois à des raisons de fiabilité et de coût. Comme il existe des problèmes de déphasage et d'asymétrie dans les interfaces parallèles, ces problèmes ont un impact sur la fiabilité.

Niveau haut de sortie TTL> 2,4 V, niveau bas de sortie <0,4 V. À température ambiante, le niveau haut de sortie général est de 3,5 V et le niveau bas de sortie est de 0,2 V. Niveau haut et bas d'entrée minimum : niveau haut d'entrée > -2,0 V, niveau bas d'entrée <= 0,8 V, la tolérance au bruit est de 0,4 V.

Le circuit TTL est un dispositif de contrôle du courant. La vitesse du circuit TTL est rapide, le temps de retard de transmission est court (5-10ns), mais la consommation d'énergie est importante.

Le niveau bas de sortie de l'appareil TTL doit être inférieur à 0,8 V et le niveau haut doit être supérieur à 2,4 V. L'entrée, inférieure à 1,2 V est considérée comme 0, supérieure à 2,0 est considérée comme 1.
Les autres applications TTL courantes sont les portes NAND TTL à quatre tubes, les circuits STTL et LSTTL, LSTTL, etc.


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