منطق المقاومة والترانزستور

منطق المقاومة-الترانزستور ( RTL )، المعروف أحيانًا باسم منطق الترانزستور-المقاومة ( TRL )، هو نوع من الدوائر الرقمية المبنية باستخدام المقاومات كشبكة إدخال وترانزستورات ثنائية القطب (BJTs) كأجهزة تبديل. يُعد RTL أقدم أنواع دوائر المنطق الرقمي المعتمدة على الترانزستورات، وقد تلاه منطق الثنائي-الترانزستور (DTL) ومنطق الترانزستور-الترانزستور (TTL).

صُممت دوائر RTL في البداية باستخدام مكونات منفصلة ، ​​ولكن في عام 1961 أصبحت أول عائلة من الدوائر المنطقية الرقمية تُنتج كدائرة متكاملة أحادية . استُخدمت دوائر RTL المتكاملة في حاسوب توجيه أبولو ، الذي بدأ تصميمه في عام 1961 وحلّق لأول مرة في عام 1966. ^{[ 1 ]}

كانت الميزة الأساسية لتقنية RTL هي استخدامها الحد الأدنى من الترانزستورات. في الدوائر التي تستخدم مكونات منفصلة، ​​قبل ظهور الدوائر المتكاملة، كانت الترانزستورات أغلى مكون في الإنتاج. استخدمت عمليات إنتاج منطق الدوائر المتكاملة المبكرة (مثل شركة فيرتشايلد عام 1961) نفس النهج لفترة وجيزة، لكنها سرعان ما انتقلت إلى دوائر ذات أداء أعلى مثل منطق الثنائي-الترانزستور ، ثم منطق الترانزستور-الترانزستور (بدءًا من عام 1963 في شركة سيلفانيا إلكتريك برودكتس )، نظرًا لأن الثنائيات والترانزستورات لم تكن أغلى من المقاومات في الدوائر المتكاملة. ^{[ 5 ]}

من عيوب تقنية RTL استهلاكها العالي للطاقة عند تشغيل الترانزستور، نتيجةً لتدفق التيار في مقاومات الجامع والقاعدة. وهذا يتطلب تزويد دوائر RTL بتيار أكبر وتبديد حرارة أكبر منها. في المقابل، تقلل دوائر TTL ذات مرحلة الإخراج " الطوطمية " من هذين المتطلبين.

من عيوب RTL الأخرى محدودية عدد المدخلات : ثلاثة مداخل هي الحد الأقصى للعديد من تصميمات الدوائر، قبل أن تفقد مناعتها ضد التشويش بشكل كامل. كما أنها تتميز بهامش تشويش منخفض . ويذكر لانكستر أنه يمكن بناء بوابات NOR المتكاملة في RTL (التي تحتوي على ترانزستور واحد لكل مدخل) باستخدام "أي عدد معقول" من المدخلات المنطقية، ويقدم مثالاً على بوابة NOR ذات 8 مداخل. ^{[ 6 ]}

يمكن لبوابة NOR القياسية في الدوائر المتكاملة RTL تشغيل ما يصل إلى 3 بوابات مماثلة أخرى. أو بدلاً من ذلك، لديها خرج كافٍ لتشغيل ما يصل إلى وحدتي تخزين مؤقت RTL قياسيتين في الدوائر المتكاملة، حيث يمكن لكل منهما تشغيل ما يصل إلى 25 بوابة NOR قياسية أخرى في RTL. ^{[ 6 ]}

قامت شركات مختلفة بتطبيق أساليب تسريع الأداء التالية على RTL المنفصل.

ازدادت سرعة تبديل الترانزستورات بشكل مطرد منذ ظهور أولى الحواسيب التي تعمل بالترانزستورات وحتى يومنا هذا. يوصي دليل ترانزستورات جنرال إلكتريك (الطبعة السابعة، صفحة  181، أو الطبعة الثالثة، صفحة  97، أو الطبعات الوسيطة) بزيادة السرعة باستخدام ترانزستورات ذات تردد أعلى، أو مكثفات، أو ثنائي موصول بين القاعدة والمجمع ( تغذية عكسية متوازية ) لمنع التشبع. ^{[ 7 ]}

يؤدي وضع مكثف بالتوازي مع كل مقاومة دخل إلى تقليل الوقت اللازم لمرحلة القيادة لتفعيل وصلة القاعدة-الباعث في مرحلة القيادة. يستخدم المهندسون والفنيون مصطلح "RCTL" (منطق المقاومة-المكثف-الترانزستور) للإشارة إلى البوابات المجهزة بمكثفات تسريع. تضمنت دوائر حاسوب مختبر لينكولن TX-0 بعضًا من هذه الدوائر. ^{[ 8 ]} مع ذلك، لم تكن الطرق التي تستخدم المكثفات مناسبة للدوائر المتكاملة.

أدى استخدام جهد تغذية عالٍ للمجمع وتثبيت الثنائيات إلى تقليل زمن شحن سعة المجمع-القاعدة والأسلاك. تطلب هذا الترتيب تثبيت الثنائيات للمجمع عند مستوى منطق التصميم. طُبقت هذه الطريقة أيضًا على منطق الترانزستور-الثنائي المنفصل (DTL ). ^{[ 9 ]}

هناك طريقة أخرى شائعة في دوائر المنطق المنفصلة، ​​وهي استخدام ثنائي ومقاوم، أو ثنائي من الجرمانيوم وثنائي من السيليكون، أو ثلاثة ثنائيات في ترتيب تغذية عكسية سالبة. تعمل شبكات الثنائيات هذه، المعروفة باسم مشابك بيكر المختلفة ، على خفض الجهد المطبق على قاعدة الترانزستور مع اقتراب المجمع من التشبع. ولأن الترانزستور لم يصل إلى التشبع بشكل كامل، تراكمت عليه شحنات مخزنة أقل. وبالتالي، قلّ الوقت اللازم لتفريغ الشحنة المخزنة أثناء إيقاف تشغيل الترانزستور. ^{[ 7 ]} وقد استُخدم ثنائي منخفض الجهد، مصمم لمنع تشبع الترانزستور، في عائلات المنطق المتكاملة باستخدام ثنائيات شوتكي ، كما هو الحال في دوائر شوتكي TTL .

• نوربيت
• منطق الترانزستور-الترانزستور
• منطق الديود والترانزستور
• منطق الديود

• كتاب طبخ RTL ؛ الطبعة الأولى؛ دون لانكستر ؛ سامز؛ ٢٤٠ صفحة؛ ١٩٦٩؛ رقم ISBN 978-0672207150( أرشيف الطبعة الثالثة)