ภาพรวมที่ครอบคลุมของตระกูลลอจิก IC และเทคโนโลยี

ในภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลการเลือกและการประยุกต์ใช้ตระกูลลอจิกเป็นรากฐานที่สำคัญของการออกแบบวงจรแบบบูรณาการครอบครัวเหล่านี้แต่ละคนโดดเด่นด้วยความแตกต่างในการปฏิบัติงานและทางเทคนิคมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบดิจิตอลบทความนี้ให้การสำรวจเชิงลึกของตระกูลตรรกะต่าง ๆ รวมถึงโลหะเสริม-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ (CMOS), ตรรกะทรานซิสเตอร์-เทรเนสเตอร์ (TTL)การแลกเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานโดยการแยกหลักการปฏิบัติงานของตระกูลตรรกะ unipolar และ bipolar และเน้นความหมายทางเทคโนโลยีของลักษณะของพวกเขาเช่นความเร็วในการดำเนินงานการกระจายพลังงานภูมิคุ้มกันและความสามารถของแฟน ๆการเลือกตระกูลลอจิกที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: ตระกูลลอจิก

พื้นฐานของตระกูลลอจิก

ตระกูลลอจิกมีความเหมาะสมในการออกแบบวงจรดิจิตอลซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของวงจรรวม (ICS) ที่ทำงานกับระดับตรรกะที่เข้ากันได้และข้อกำหนดด้านแหล่งจ่ายไฟICS เหล่านี้ช่วยให้สามารถสร้างประตูตรรกะที่ดีที่สุดเช่นและหรือไม่ใช่ NAND และ NOR ซึ่งเหมาะสำหรับการดำเนินการดิจิตอลขั้นพื้นฐาน

ตระกูลลอจิกถูกจำแนกตามระดับตรรกะของพวกเขาซึ่งอาจเป็นบวกหรือลบในตรรกะเชิงบวกแรงดันไฟฟ้าต่ำแสดงถึงตรรกะ '0' และแรงดันไฟฟ้าสูงแสดงถึงตรรกะ '1. 'การกำหนดค่านี้หมายความว่าระบบคือ "เปิด" เมื่อใช้แรงดันสูงและ "ปิด" ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำในทางกลับกันในตรรกะเชิงลบแรงดันไฟฟ้าสูงสอดคล้องกับตรรกะ '0' ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าต่ำแสดงถึงตรรกะ '1,' การย้อนกลับสถานะเปิดและปิดอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับตรรกะเชิงบวก

การสร้างตระกูลลอจิกขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ไดโอดและทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบการสลับกุญแจฟังก์ชั่นไดโอดในสองรัฐ: พวกเขาดำเนินการ (เปิด) เมื่อมีอคติไปข้างหน้าและไม่ดำเนินการ (ปิด) เมื่อย้อนกลับอคติทรานซิสเตอร์ซึ่งมีสามขั้ว - ตัวสะสมฐานและตัวปล่อย - ควบคุมการไหลของกระแสระหว่างตัวสะสมและตัวส่งสัญญาณตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับฐานกลไกการสลับนี้ช่วยให้ทรานซิสเตอร์สามารถสลับระหว่างสถานะการดำเนินการและสถานะที่ไม่ได้

รูปที่ 2: ตระกูลตรรกะ unipolar

กลไกของตระกูลตรรกะ unipolar

ตระกูลตรรกะของ UNIPOLAR เป็นพื้นฐานในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้ผู้ให้บริการประจุเพียงประเภทเดียวไม่ว่าจะเป็นอิเล็กตรอนหรือหลุมสำหรับการทำงานของพวกเขาครอบครัวเหล่านี้มีความสำคัญในการพัฒนาวงจรดิจิตอลด้วยเทคโนโลยี Metal-oxide-semiconductor (MOS) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MOS (CMOs) เสริมเพื่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของพวกเขา

รูปที่ 3: ทรานซิสเตอร์ NMOS

เป็นแกนหลักของตระกูลตรรกะ unipolar คือ NMOS และทรานซิสเตอร์ PMOSทรานซิสเตอร์ NMOS ใช้สารเจือปน N-type ในพื้นที่ประตูของพวกเขาเมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกถูกนำไปใช้กับประตูทรานซิสเตอร์ NMOS จะกลายเป็นตัวนำการนำไฟฟ้านี้มีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากอิเล็กตรอนผู้ให้บริการประจุใน NMOS เคลื่อนที่เร็วกว่าหลุม

รูปที่ 4: ทรานซิสเตอร์ PMOS

ในทางกลับกันทรานซิสเตอร์ PMOS จะถูกเจือด้วยวัสดุชนิด P และดำเนินการเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าเชิงลบกับประตูแม้ว่าหลุมผู้ให้บริการที่มีประจุในทรานซิสเตอร์ PMOS นั้นช้ากว่าอิเล็กตรอน แต่ก็มีภูมิคุ้มกันที่ดีกว่าทำให้ทรานซิสเตอร์ PMOS มีค่าในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสูง

รูปที่ 5: เทคโนโลยี CMOS

เทคโนโลยี CMOS รวม NMOS และ PMOS ทรานซิสเตอร์เข้าด้วยกันในลักษณะที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและทำให้การออกแบบวงจรง่ายขึ้นด้วยการรวมทรานซิสเตอร์ทั้งสองประเภทนี้วงจร CMOS สามารถทำหน้าที่ตรรกะได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นซึ่งจะช่วยลดความซับซ้อนของวงจรและการใช้พลังงานข้อได้เปรียบของเทคโนโลยี CMOS เช่นการใช้พลังงานต่ำความคุ้มค่าความน่าเชื่อถือสูงและความต้านทานต่อเสียงรบกวน-เหมาะสำหรับอุปกรณ์และสภาพแวดล้อมที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งภูมิคุ้มกันของเสียงนั้นร้ายแรงอย่างไรก็ตามวงจร CMOS มีข้อ จำกัด บางประการพวกเขามีความไวต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและมีความเสี่ยงต่อการคายประจุไฟฟ้าสถิตโดยเฉพาะซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาด้านประสิทธิภาพหรือแม้กระทั่งความเสียหายต่อวงจรเมื่อเวลาผ่านไป

รูปที่ 6: ตระกูลลอจิกสองขั้ว

บทบาทของตระกูลลอจิกสองขั้วในอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

ตระกูลลอจิกสองขั้วเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานในการออกแบบวงจรดิจิตอลโดยใช้ผู้ให้บริการประจุทั้งสองประเภท - อิเล็กตรอนและหลุม - เพื่อดำเนินการตรรกะครอบครัวเหล่านี้พึ่งพาส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญเช่นไดโอดและทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTs)พฤติกรรมของ BJT ในวงจรเหล่านี้กำหนดสองประเภทหลัก: ตระกูลตรรกะที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัว

ตระกูลลอจิกอิ่มตัว: เช่นตรรกะทรานซิสเตอร์-เทรเนสเตอร์ (TTL), ตรรกะทรานซิสเตอร์ไดโอด (DTL) และตรรกะทรานซิสเตอร์ตัวต้านทาน (RTL) ทำงานโดยการขับ BJTs เข้าสู่ความอิ่มตัวลึกความอิ่มตัวนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าภูมิคุ้มกันของเสียงรบกวนที่แข็งแกร่งและประสิทธิภาพการสลับที่มั่นคงทำให้ครอบครัวเหล่านี้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณเป็นสิ่งจำเป็นตัวอย่างเช่น TTL ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายและการทำงานที่เชื่อถือได้ในเงื่อนไขที่หลากหลายอย่างไรก็ตามการแลกเปลี่ยนสำหรับภูมิคุ้มกันและความน่าเชื่อถือนี้คือการใช้พลังงานที่สูงขึ้นเมื่อ BJTs อิ่มตัวอย่างเต็มที่พวกเขาจะใช้พลังงานมากขึ้นซึ่งอาจเป็นข้อเสียในการใช้งานที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานมีความเสี่ยงเช่นในอุปกรณ์พกพาหรือแบตเตอรี่ที่ใช้พลังงาน

ตระกูลตรรกะที่ไม่อิ่มตัว: รวมถึง Emitter คู่ลอจิก (ECL) และ Schottky TTL หลีกเลี่ยงการขับ BJTs เข้าสู่ความอิ่มตัวเต็มรูปแบบแต่พวกเขาทำงานภายในภูมิภาคที่ใช้งานอยู่หรือเชิงเส้นของทรานซิสเตอร์วิธีการนี้ช่วยลดการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มความเร็วในการสลับทำให้ครอบครัวเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการคำนวณความเร็วสูงและแอพพลิเคชั่นดิจิทัลที่เรียกร้องอื่น ๆ

รูปที่ 7: emitter คู่ลอจิก (ECL)

ECL โดดเด่นสำหรับความสามารถในการบรรลุความเร็วในการสลับที่รวดเร็วมากด้วยความล่าช้าในการแพร่กระจายน้อยที่สุดและการแกว่งแรงดันไฟฟ้าต่ำ ECL ได้รับการออกแบบมาสำหรับงานคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่การประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วและเวลาตอบสนองอย่างรวดเร็วเป็นสิ่งสำคัญความเร็วและความแม่นยำทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพระดับสูงสุดเช่นระบบคอมพิวเตอร์ขั้นสูง

รูปที่ 8: Schottky TTL

Schottky TTL ปรับปรุงเมื่อ TTL แบบดั้งเดิมโดยการรวมไดโอด Schottky ซึ่งป้องกันไม่ให้ BJTs เข้าสู่ความอิ่มตัวเต็มรูปแบบนวัตกรรมการออกแบบนี้ช่วยให้เวลาในการสลับเร็วขึ้นทำให้ Schottky TTL เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับวงจรดิจิตอลความเร็วสูงที่ต้องใช้ทั้งการตอบสนองที่รวดเร็วและการใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพ

คุณสมบัติของตระกูลลอจิกที่แตกต่างกัน

ประสิทธิภาพของตระกูลลอจิกถูกกำหนดโดยคุณลักษณะสำคัญหลายประการแต่ละครั้งมีผลต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของวงจรดิจิตอล

คุณสมบัติของตระกูลลอจิกที่แตกต่างกัน
ความเร็วในการใช้งาน	หนึ่งในลักษณะหลุมฝังศพคือ ความเร็วในการใช้งานซึ่งวัดว่าประตูตรรกะสามารถเปลี่ยนได้เร็วแค่ไหน เอาต์พุตเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอินพุตความเร็วนี้ใช้สำหรับแอปพลิเคชัน ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการประมวลผลอย่างรวดเร็วเนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อโดยรวม ประสิทธิภาพของวงจร
Fan-in และ fan-out	Fan-in หมายถึงจำนวนสูงสุดของ อินพุตเกตลอจิกเดียวสามารถจัดการได้พัดลมที่สูงขึ้นช่วยให้มากขึ้น การดำเนินการตรรกะที่ซับซ้อนภายในเกตเดียวทำให้มีความซับซ้อนมากขึ้น การออกแบบวงจรในทางกลับกัน Fan-Out บ่งชี้ว่ามีประตูอื่น ๆ อีกกี่ตัว เอาต์พุตเดี่ยวสามารถขับได้อย่างมีประสิทธิภาพนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบำรุงรักษา ความสมบูรณ์ของสัญญาณเมื่อเอาต์พุตของเกตเดียวจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับหลาย ๆ อินพุต
ภูมิคุ้มกัน	ภูมิคุ้มกันรบกวนเป็นการวัดว่าก วงจรสามารถทนต่อการรบกวนทางไฟฟ้าโดยไม่ต้องเปลี่ยนการทำงาน จำเป็นต้องมีภูมิคุ้มกันระดับสูงในสภาพแวดล้อมที่มีไฟฟ้าจำนวนมาก เสียงรบกวนเพื่อให้แน่ใจว่าวงจรยังคงเชื่อถือได้และฟังก์ชั่น อย่างถูกต้องแม้จะมีการรบกวนที่อาจเกิดขึ้น
การกระจายพลังงาน	การกระจายพลังงานเป็นแบบไดนามิกอื่น ลักษณะที่ครอบคลุมทั้งส่วนประกอบคงที่และแบบไดนามิกคงที่ การกระจายเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ข้ามประตูแม้ว่าจะไม่มี การสลับกำลังเกิดขึ้นอย่างไรก็ตามการกระจายแบบไดนามิกเกิดขึ้นจากความจริง กิจกรรมการสลับภายในประตูและได้รับอิทธิพลจากความถี่ ประตูทำงานการจัดการการใช้พลังงานช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลง การสะสมความร้อนและยืดอายุการใช้งานอุปกรณ์

ครอบครัวลอจิกแตกต่างกันอย่างไร?

TTL (ตรรกะของทรานซิสเตอร์-เทรเนสเตอร์): เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความทนทานและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้มันมีความล่าช้าในการแพร่กระจายในระดับปานกลางซึ่งหมายความว่าสามารถสลับสถานะด้วยความเร็วที่สมเหตุสมผลสิ่งนี้ทำให้ TTL เป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับระบบมรดกและอุปกรณ์ทดสอบซึ่งประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันภายใต้เงื่อนไขที่หลากหลายนั้นเป็นประโยชน์ความทนทานของมันช่วยให้สามารถจัดการกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่เชื่อถือได้เมื่อเวลาผ่านไป

CMOS (โลหะเสริม-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์): โดดเด่นสำหรับการใช้พลังงานที่ต่ำมากและภูมิคุ้มกันที่ยอดเยี่ยมคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ CMOS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์และแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการทำงานที่มั่นคงนั้นร้ายแรงการดึงพลังงานน้อยที่สุดไม่เพียง แต่ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสร้างความร้อนซึ่งเป็นประโยชน์ในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดหรือพกพานอกจากนี้วงจร CMOS ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ

ECL (Emitter คู่ลอจิก): มีความโดดเด่นด้วยความเร็วในการสลับที่รวดเร็วเป็นพิเศษลักษณะนี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงและระบบโทรคมนาคมที่ซึ่งการประมวลผลข้อมูลและการส่งข้อมูลอย่างรวดเร็วเป็นแบบไดนามิกการออกแบบของ ECL ช่วยลดความล่าช้าในการแพร่กระจายทำให้สามารถใช้งานได้ด้วยความเร็วสูงมากซึ่งเหมาะสมในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการจัดการข้อมูลที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

ข้อดีและข้อเสียของตระกูลลอจิกต่างๆ

CMOS: มีมูลค่าสูงสำหรับประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานต่อเสียงไฟฟ้าที่แข็งแกร่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีพลังต่ำและไวต่อเสียงมันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ที่ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และการรักษาการทำงานที่มั่นคงเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกอย่างไรก็ตาม CMOs มีแนวโน้มที่จะทำงานด้วยความเร็วที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับตระกูลลอจิกอื่น ๆ เช่น TTL และ ECL ซึ่งอาจเป็นข้อ จำกัด ในสถานการณ์ที่ต้องใช้การประมวลผลความเร็วสูง

TTL: เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งแกร่งและความน่าเชื่อถือมันมีความต้านทานต่อความเสียหายทางไฟฟ้าที่ดีทำให้ทนทานในสภาวะต่าง ๆนอกจากนี้ความเข้ากันได้ของ TTL กับตระกูลลอจิกที่แตกต่างกันทำให้มันหลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมของระบบแบบบูรณาการที่มีตรรกะหลายประเภทต้องทำงานร่วมกันอย่างราบรื่นอย่างไรก็ตาม TTL ใช้พลังงานมากกว่า CMO ซึ่งอาจเป็นข้อเสียในการใช้งานที่ไวต่อพลังงานในทำนองเดียวกันอาจได้รับผลกระทบจากความผันผวนของอุณหภูมิซึ่งอาจลดลงความน่าเชื่อถือในสภาวะที่รุนแรง

ECL: เก่งในสถานการณ์ที่ต้องการความเร็วในการดำเนินงานที่รวดเร็วมากเช่นการคำนวณความเร็วสูงและการสื่อสารโทรคมนาคมประสิทธิภาพของมันสอดคล้องกันแม้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกันทำให้เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการอย่างไรก็ตามการใช้พลังงานสูงของ ECL อาจเป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานร้ายแรงเช่นเดียวกับภูมิคุ้มกันของเสียงรบกวนที่ต่ำกว่าทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ

การใช้ประตูตรรกะในเทคโนโลยี

ประตูลอจิกนั้นดีที่สุดสำหรับสาขาและเทคโนโลยีมากมายโดยแต่ละตระกูลลอจิกแต่ละครอบครัวมีข้อได้เปรียบเฉพาะที่ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะการวิเคราะห์แอพพลิเคชั่นเหล่านี้ช่วยเน้นว่าตรรกะดิจิตอลช่วยเพิ่มความสามารถและประสิทธิภาพของระบบที่ทันสมัย

การใช้ประตูตรรกะในเทคโนโลยี
CMOS	เทคโนโลยี CMOS ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง อุปกรณ์ที่การใช้พลังงานต่ำและความเสถียรสูงนั้นร้ายแรง ไมโครโปรเซสเซอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์และอุปกรณ์การแพทย์มักจะพึ่งพา CMOs เพราะช่วยให้มั่นใจว่าการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและการทำงานที่เชื่อถือได้นี้ ทำให้ CMOS เหมาะสำหรับการใช้งานที่อนุรักษ์พลังงานและการบำรุงรักษา จำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือเช่นในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และการช่วยชีวิต อุปกรณ์การแพทย์
TTL	เทคโนโลยี TTL มักพบใน สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมโดยเฉพาะในพืชที่ใช้ระบบมรดกมันคือ ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือทดสอบความทนทานและความเข้ากันได้ของ TTL ด้วยเทคโนโลยีเก่าทำให้เป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงซึ่งระบบระยะยาว ความน่าเชื่อถือและการรวมเข้ากับระบบที่มีอยู่เป็นสิ่งจำเป็นของมัน ความเกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่องในการตั้งค่าเหล่านี้เป็นเครื่องพิสูจน์ถึงการออกแบบที่แข็งแกร่งและ การปรับตัว
ECL	ECL เป็นทางเลือกที่จะไปในพื้นที่ที่ ต้องการความเร็วในการประมวลผลที่รวดเร็วเป็นพิเศษเช่นคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงทหาร การดำเนินงานและเทคโนโลยีการบินและอวกาศความสามารถของ ECL ในการสลับสถานะอย่างรวดเร็ว และความไวต่ำต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นประโยชน์อย่างมากใน สภาพแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพสูงเหล่านี้สิ่งนี้ทำให้ ECL จำเป็นในแอปพลิเคชัน ในกรณีที่การประมวลผลข้อมูลอย่างรวดเร็วและการทำงานที่สอดคล้องกันภายใต้ความร้อนที่แตกต่างกัน มีการใช้เงื่อนไขเช่นในระบบคอมพิวเตอร์ขั้นสูงและ ฮาร์ดแวร์ทหารที่มีภารกิจ

บทสรุป

การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของตระกูลลอจิกตามรายละเอียดในบทความตอกย้ำความสำคัญอย่างยิ่งของพวกเขาในการออกแบบและการทำงานของวงจรดิจิตอลโดยการขุดลงไปในข้อมูลเฉพาะของ CMOS, TTL และ ECL การอภิปรายนำไปสู่การพิจารณาเชิงกลยุทธ์ระดับแนวหน้าที่จำเป็นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบดิจิตอลในแอพพลิเคชั่นต่างๆการตีข่าวของตระกูลลอจิกที่แตกต่างกันเผยให้เห็นภูมิทัศน์ที่ตัวเลือกทางเทคโนโลยีถูกกำหนดโดยความสมดุลของความเร็วประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมแต่ละอันเหมาะสมกับบริบทการปฏิบัติงานเฉพาะ

ในขณะที่เทคโนโลยีดิจิตอลยังคงดำเนินต่อไปการเลือกตระกูลตรรกะที่เหมาะสมยังคงเป็นความท้าทายแบบไดนามิกและพื้นฐานซึ่งต้องมีความเข้าใจที่เหมาะสมยิ่งขึ้นทั้งความสามารถและข้อ จำกัด ขององค์ประกอบพื้นฐานเหล่านี้การสำรวจแอพพลิเคชั่นของพวกเขา-จากไมโครโปรเซสเซอร์ที่ให้พลังงานไปจนถึงการสื่อสารโทรคมนาคมความเร็วสูงไม่เพียง แต่ทำให้เกิดความสามารถรอบตัวของเทคโนโลยีเหล่านี้ แต่ยังรวมถึงบทบาทที่พัฒนาขึ้นในการสร้างอนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลการพิจารณาหลักการและการแลกเปลี่ยนเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกรและนักออกแบบที่ต้องการคิดค้นและปรับปรุงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. คำอธิบายของตระกูลลอจิกคืออะไร?

ตระกูลลอจิกเป็นกลุ่มของประตูลอจิกอิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะทางไฟฟ้าที่คล้ายกันและใช้เทคโนโลยีเดียวกันครอบครัวเหล่านี้แตกต่างกันไปในประเภทของเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างประตูความเร็วในการใช้งานการใช้พลังงานและความเข้ากันได้กับส่วนประกอบอื่น ๆ

2. ตระกูลชิปลอจิกคืออะไร?

มีตระกูลชิปลอจิกที่สำคัญหลายครอบครัวแต่ละครอบครัวกำหนดโดยเทคโนโลยีวงจรเฉพาะของพวกเขา:

TTL (ตรรกะของทรานซิสเตอร์-เทรเนสเตอร์): ใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วสำหรับประตู

CMOS (โลหะเสริม-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์): ใช้ทั้งทรานซิสเตอร์ NMOS และ PMOS ซึ่งให้ภูมิคุ้มกันที่มีเสียงรบกวนสูงและการใช้พลังงานต่ำ

ECL (ลอจิกแบบคู่): เป็นที่รู้จักในเรื่องความเร็วสูงโดยใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว

MOS (Metal-oxide-semiconductor): รวมถึง NMOS และ PMOS ส่วนใหญ่ใช้ก่อนที่ CMOS จะดีขึ้นเนื่องจากความต้องการพลังงานที่ต่ำกว่า

3. PDF Logic Families คืออะไร?

โดยทั่วไปแล้ว "Logic Families PDF" มักจะอ้างถึงเอกสารหรือแผ่นข้อมูลที่ให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับตระกูลลอจิกที่แตกต่างกันเอกสารเหล่านี้รวมถึงคำอธิบายเกี่ยวกับลักษณะแอปพลิเคชันข้อดีและข้อ จำกัดพวกเขามีค่าสำหรับวิศวกรและนักออกแบบที่เลือกตระกูลตรรกะที่เหมาะสมสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์

4. แนวคิดพื้นฐานของ TTL ECL MOS และ CMOS คืออะไร?

TTL: ใช้ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้วมันโดดเด่นด้วยความเร็วปานกลางและการใช้พลังงานและมักจะใช้เมื่อเสียงรบกวนไม่สูงเกินไป

ECL: ใช้แอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างทำให้เป็นตระกูลตรรกะที่เร็วที่สุดและที่มีการใช้พลังงานสูงสุดเหมาะสำหรับการคำนวณความเร็วสูงซึ่งเวลานั้นร้ายแรง

MOS: ใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ฟิลด์เมทัล-ออกไซด์มันเป็นที่นิยมสำหรับความเรียบง่ายและความต้านทานอินพุตสูง แต่ส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วย CMOs

CMOS: รวมทรานซิสเตอร์ NMOS และ PMOS เพื่อให้ได้การใช้พลังงานต่ำภูมิคุ้มกันที่มีเสียงรบกวนสูงและความเร็วปานกลางเป็นตระกูลตรรกะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเนื่องจากความเก่งกาจและประสิทธิภาพ

5. ฟังก์ชั่นพื้นฐานของตระกูลตรรกะ TTL คืออะไร?

ตระกูลตรรกะ TTL จะประมวลผลสัญญาณดิจิตอลภายในวงจรเป็นหลักอุปกรณ์ TTL ดำเนินการแบบลอจิคัลเช่นและหรือ, NON, NAND, NOR, NOR, XOR และ XNOR, แปลสัญญาณอินพุตเป็นเอาต์พุตที่กำหนดตามเกตลอจิกที่ใช้TTL เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งแกร่งและการใช้งานที่ค่อนข้างตรงไปตรงมาในแอพพลิเคชั่นดิจิตอลต่างๆ