Резисторно-транзисторная логика

23.07.2021

Резисторно-транзисторная логика (РТЛ) — схемотехническая реализация элементов цифровых схем, выполненная на основе резисторов и биполярных транзисторов. Наиболее старый вид полупроводниковой логики. Широко использовалась в компьютерах второго поколения (1955-1965 гг.). В настоящее время, из-за низкого быстродействия и высокого потребляемого тока, почти не применяется.

Устройство и принцип работы

Коллектор транзистора (ключа) соединён через резистор с шиной питания (как правило +3,15В — половина накала лампы), а эмиттер с корпусом. К базе подключены резисторы, являющиеся входами.

При отсутствии напряжения на всех входах - транзистор закрыт, и на выход через резистор поступает напряжение, близкое к напряжению питания, то есть логическая единица на выходе при нолях на входе при позитивной логике. При наличии напряжения хоть на одном из входов, ключ открывается и закорачивает выход на корпус. При этом он «просаживает» выходное напряжение почти до нуля.

Таким образом РТЛ-элемент выполняет функцию ИЛИ-НЕ в позитивной логике или И-НЕ в негативной.

История

Резисторно-транзисторная логика разработана для цифровых устройств и первых компьютеров выполненных на дискретных полупроводниковых элементах и пришла на смену логике основанной на электронных лампах. Отличительной особенностью РТЛ является ее хорошая изученность и простота реализации на существующем уровне развития электроники. Наряду с РТЛ, также применялась близкая по схемотехнике, диодно-транзисторная логика.

РТЛ составляла основу первых логических микросхем, выполненных по гибридной технологии. В СССР это были микросхемы серий Р12-2 (102, 103, 116, 117) и «Тропа-1» (201). Серия Р12-2 применялась в БЭЦВМ «Гоном-А» самолета Ил-76 и АТС военного и гражданского применения. Микросхемы серии 201 применялись в БЦВМ серии «Аргон» и С-530 (использовались для космических аппаратов и различных военных применений). В США микросхемы на основе РТЛ применялись в БЦВМ космических аппаратов «Аполлон», баллистических ракетах и т.п.

В полупроводниковых интегральных микросхемах резисторно-транзисторная логика уступила место более совершенной и технологичной транзисторно-транзисторной логике. В настоящее время элементы резисторно-транзисторной логики можно встретить в простых устройствах, выполненных на дискретных элементах и выполняющих элементарные логические функции.

Резисторно-емкостная транзисторная логика (РЕТЛ)

Резисторно-емкостная транзисторная логика аналогична РТЛ, но на входах в ней используются конденсаторы, пропускающие только импульсы. Как правило предусматривается возможность использовать РЕТЛ-элемента как РТЛ. Таким образом чёткой грани между ними нет. Просто РЕТЛ более «интегрирована». Данная логика применялась для моделирования интегральных схем на основе КМОП, а в настоящее время для создания усилительных элементов.

Достоинства и недостатки РТЛ и РЕТЛ

Достоинства:

  • Конструктивная простота;
  • Низкая стоимость.

Недостатки:

  • Высокая рассеиваемая мощность (как на включенном ключе так и на резисторах);
  • Нечёткий уровень сигналов (уровень единицы от ~0,9В до напряжения питания);
  • Крайне низкое быстродействие;
  • Низкая помехоустойчивость;
  • Сложность разработки;
  • Низкая нагрузочная способность выходов (обычно не более трёх входов других элементов).

После перехода на интегральные микросхемы РТЛ-логика практически исчезла и применяется только в специальных целях.