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直接結合トランジスタ ロジック( DCTL ) は抵抗トランジスタ ロジック(RTL)に似ていますが、入力トランジスタベースがベース抵抗なしでコレクタ出力に直接接続されています。その結果、DCTLゲートはRTL ゲートよりも部品数が少なく、より経済的で、集積回路上に製造するのが簡単です。残念ながら、DCTL は信号レベルがはるかに小さく、グラウンド ノイズの影響を受けやすく、トランジスタ特性の一致が必要です。トランジスタは過度に駆動されます。これは出力トランジスタの飽和電圧を下げるという点で良い機能ですが、ベースに蓄積された電荷が大きいため回路の速度も低下します。[1]ゲートファンアウトは「電流ホギング」によって制限されます。トランジスタのベース エミッタ電圧 ( V BE ) が十分に一致していない場合、1 つのトランジスタのベース エミッタ接合が、非常に低いベース エミッタ電圧で入力駆動電流のほとんどを伝導し、他の入力トランジスタがオンにならない可能性があります。[2]
DCTLは、論理要素ごとに可能な限り少ないコンポーネントを使用する、可能な限りシンプルなデジタルロジックファミリに近いです。[3]
同様のロジックファミリーである直接結合トランジスタ-トランジスタロジックはECLよりも高速です。[4]
ジョン・T・ウォールマークとサンフォード・M・マーカスは、JFETを使用した直接結合トランジスタロジックについて説明しました。これは直接結合ユニポーラトランジスタロジック（DCUTL）と呼ばれました。彼らは、相補型メモリ回路を含む、 JFETを使用した集積回路として実装されたさまざまな複雑なロジック機能を発表しました。[5]
今日の生活におけるDCTL
DCTL は、非常に使いやすい他のトランジスタの触媒です。これらは 65 年前に作られ[いつ? ]、今日では多くの更新されたさまざまなバリエーションがあります。より新しく現在使用されているものの 1 つは、トランジスタ - トランジスタ ロジック(TTL) と抵抗 - トランジスタ ロジック(RTL) と呼ばれています。TTL は DCTL と同様に機能しますが、DCTL は信号レベルが低く、グラウンド ノイズに敏感であるのに対し、TTL は極性に大きく依存します。DCTL は以前ほど使用されていません。[6] RTL も極性に重点を置いており、特にバイポーラ トランジスタ スイッチです。これらは今でも非常に重要であり、オーディオの歴史を変え、より高品質の発明を生み出すための基本的な足がかりとなっています。[流行語]
論理関数
DCTL回路には、ANDゲート、ORゲート、信号反転（NOTゲート）の3つの論理機能があります。これらの各機能は、回路基板を作成するための構成要素です。 ANDゲートでは、結果を得るために2つ以上の真である入力が必要です。 たとえば、1と2が真で、0が偽であるとすると、出力がある唯一の方法は、入力に1、2、またはその両方を含めることです[明確化]。[7]入力のいずれかが0の場合、出力はありません。 出力があるためには、すべての入力が真でなければなりません。[7] ORゲートにも2つ以上の入力が必要ですが、ANDゲートとは異なり、入力の1つだけが真である必要があります。 NOTゲートに必要なのは1つの入力だけなので、出力がある可能性があります。[7]したがって、単一の入力が真でない場合、出力はありません。 これら3つのゲートを使用すると、他の多くの論理機能を作成でき、可能性は無限です。
その他の機能
DCLT は、次の 3 つの機能を実行することで知られています。
- インバーター
- シリーズゲーティング
- 並列ゲーティング
これらの各機能は出力電圧を低く抑えるため、機械内の他の回路に悪影響を与えません。これらの各機能は出力電圧を下げ、機械内の他の回路に悪影響を与えないようにします。, [明確化が必要] [明確化が必要]
インバータはNOTゲートとも呼ばれ、コレクタ抵抗で接続できます。次のDCTLをオンにするには、前の回路を通過する十分なV CE(SAT) (飽和電圧)が必要です。V CE (SAT)が低すぎると、次のゲートは開きません。[6]特定の数の回路のみを開きたい場合は、V CE(SAT)を次のトランジスタのベースとエミッタ間のV BE(ON) (電圧入力)よりも小さくする必要があります。これは必要な機能によって異なります。 [6]
直列ゲーティングは少し異なります。トランジスタの1つでもオフの場合、出力電圧はDの電源電圧（V CC）になります。 [説明が必要]次のステージでDの電圧を決定するには、[説明が必要]それは次のトランジスタのV BE(ON) （入力電圧）に完全に依存します。 [6]すべてのトランジスタがオンの場合、D [説明が必要] はグランドに近くなり、いくつかの複雑さが発生する可能性があります。[説明が必要]デバイスに複雑さが生じないようにするには、次のトランジスタを完全にオフにする必要があります。
パラレルゲーティングは、他の機能と比較して単一の入力ではなく、個別の入力を持つ3つのトランジスタです。V BE(ON)が高い場合、電圧は負荷抵抗器を通過し、電圧出力が低くなります。[6]
DCTL 使用のデメリット
- 電流の独占
- 騒音問題
DCTL を使用する主な欠点の 1 つは、電流ホッギングと呼ばれるものです。[6]電流ホッギングとは、2 つ以上の回路が並列に動作している場合です。この欠点は、回路の 1 つがすべての作業を実行し、すべての電圧 ( V BE ) を消費する傾向があるため、過熱して故障する可能性があることです。 [8] 2 つの送信機の電圧が同じになることはないため、このようなことが起こる傾向があります。このようなことが起こるため、発明家やエンジニアは、DCTL で知られている小さな電圧出力のトランジスタを探しますが、この現象は依然として発生する可能性があります。
ノイズの問題は電圧ノイズに関連しています。この現象が大きな問題となっている理由は、回路が高速かつ低電圧で動作するため、ノイズに対して非常に敏感だからです。[6]また、複数のトランジスタでは、極性パルスによって不要なトランジスタがオンになることがあります。接続リード線によって拾われたノイズも、デバイスが動作しなくなるなど、さらなる問題を引き起こす可能性があります。[9]
DCTLを使用する利点
- シンプルな回路
- 動作に多くの電力を必要としない
- あまりスペースを取らない
- 電圧出力を制限する
これらの利点により、多くの素晴らしい発明[流行語]が生み出されました。 スペースをあまり取らず、電力もあまり消費しないため、非常に便利です。[6]また、他のトランジスタが生成する電圧出力を制限することもできるため、機械の問題が少なくなります。
参考文献
- ^ ローア 1963、36 ページ
- ^ ローア 1963、37 ページ
- ^ Angell, James B. (1958)、「直接結合論理回路」(PDF)、1958 年 5 月 6 ～ 8 日開催の西部共同コンピュータ会議の議事録: XX におけるコンピュータのコントラスト - IRE-ACM-AIEE '58 (西部)、p. 22、doi : 10.1145/1457769.1457778、S2CID 2003290、
一般に、完全な論理システムには、1 つのクラスのトランジスタと 1 つまたは 2 つの抵抗値のみが必要です。
- ^ Fulkerson, DE (1975)、「直接結合トランジスタトランジスタロジック：新しい高性能 LSI ゲートファミリ」、IEEE Journal of Solid-State Circuits、10 (2): 110–117、Bibcode :1975IJSSC..10..110F、doi :10.1109/JSSC.1975.1050570
- ^ Wallmark, JT; Marcus, SM (1959). 「直接結合ユニポーラトランジスタロジックを使用した統合デバイス」. IRE Transactions on Electronic Computers . EC-8 (2): 98–107. doi :10.1109/TEC.1959.5219509.
- ^ abcdefgh 「直接結合トランジスタロジック（DCTL）–ロジックゲート–基礎エレクトロニクス」ecstudiosystems.com 。 2023年10月24日閲覧。
- ^ abc 「論理ゲート（AND、OR、XOR、NOT、NAND、NOR、XNOR）とは何か？」。TechTarget 。 2023年10月24日閲覧。
- ^ 「current hogging」. eng.ichacha.net . 2023年10月24日閲覧。
- ^ 「電気ノイズと過渡現象のトラブルシューティング」fluke.com . 2023年11月11日閲覧。
- Roehr, William 編 (1963)、「スイッチング トランジスタ ハンドブック」、Motorola 半導体ハンドブック、Motorola, Inc.、OCLC 551480625