ساختمان قطعات دیجیتال





بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها از این قرارند:
TTL - منطق ترانزیستور - ترانزیستور
ECL - منطق کوپل امیتر
MOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی
CMOS - منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل
TTL یک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقی می شود. ECL در سیستم هایی که به سرعت عمل بالا نیاز دارند ترجیح داده می شوند. MOS برای مدار هایی که نیاز به تراکم بالا دارند مناسب است و CMOS در سیستم های کم مصرف به کار می رود.
خانواده منطقی ترانزیستور - ترانزیستور گونه تکامل یافته تکنولوژی قدیمی تریست که در آن از دیود و ترانزیستور برای ساخت گیت پایه NAND استفاده می شده است. این تکنولوژی منطق دیود ترانزیستور (DTL) خوانده می شده است. بعد ها برای بهبود عملکرد مدار به جای دیود از ترانزیستور استفاده شد و نام خانواده جدید ترانزیستور- ترانزیستور گذاشته شد.
علاوه بر نوع استاندارد TTL انواع دیگری از این خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پایین(یا کم مصرف)-TTL شوتکی -TTL شوتکی توان پایین و....
منیع تغذیه مدار های TTL پنج ولت و در دو سطح منطقی 0 و 3.5 ولت می باشد.
خانواده کوپل امیتر سریع ترین مدار های دیجیتال را به فرم مجتمع در اختیار می گذارند. ECL در مدار هایی مانند سوپر کامپیوتر ها و پردازنده های سیگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد بکار می رود. ترانزیستور ها در گیت های ECL در حالت غیر اشباح کار می کنند و رسیدن به تاخیر های انتشاری در حد 1 تا 2 نانو ثانیه در آنها میسر است.
منطق فلز- اکسید- نیمه هادی یک ترانزیستور تک قطبی ست که به جریان یک نوع حامل الکتریکی وابسته است. این حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) یا حفره باشند. این بر خلاف ترانزیستور به کار رفته در گیت های TTL/ECL است که در عین عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد.
یک MOS کانال p را PMOS و یک MOS کانال n را NMOS می نامند. معمولا در مدار هایی که فقط یک ترانزیستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده می شود. در تکنولوژی CMOS هر دو نوع ترانزیستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است . بزرگترین مزیت CMOS نسبت به دو قطبی تراکم بالای مدار ها در بسته بندی ساده بودن تکنیک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دلیل مصرف توان کم است.
به علت مزایای بی شمار مدار های مجتمع انحصارا در تهیه انواع قطعات لازم در طراحی سیستم های کامپیوتر به کار می رود . برای درک سازمان و طراحی کامپیوتر ها آشنایی با انواع قطعات و اجزائ به کار رفته در مدار های مجتمع اهمیت دارد. به این دلیل اجزائ اصلی به همراه خواص منطقی آن تشریح شده است این اجزا مجموعه ای از واحد های عملیاتی دیجیتال را فراهم می کنند که در طراحی کامپیو تر های دیجیتال یه عنوان بلوک های ساختمان اصلی پایه به کار می روند