RTL，DTL，TTL,CTL,ECL,CMOS等數字電路的定義及區別

什麼叫RTL電路?

一種由電阻和晶體管組合的邏輯電路，判斷邏輯准位的方式是以輸入端迴路電流特性而定，當輸入的電壓V_I低於晶體管導通電壓時，就沒有導通電流I_B，晶體管C-E間成開路狀態(截止)，若輸入的電壓V_i高於晶體管導通電壓時，而且電壓越高C-E間導通就越多，換句話說這種邏輯族的的邏輯輸出准位會受到輸入准位的影響，所以使用時輸入的邏輯准位必需保持足以讓RTL能夠截止或飽和的電壓，才能保證下一級的邏輯電路能夠正常判斷，因此這已是一個被淘汰的邏輯族。838電子

什麼叫DTL電路?

DTL是一種晶體管電路加上二極體所設計的邏輯電路，它利用了二極體正嚮導通電壓(約0.7V)的特性，提高邏輯電路V_IH的准位電壓，以及在晶體管基極加上負的偏壓，當二極體電路斷路時能夠迅速使晶體管截止 改善了RTL輸入電壓對輸出邏輯准位的不良影響，但是需要正負雙電源的設計，目前也不見有數字系統採用這邏輯電路了。

什麼叫TTL電路?

TTL以晶體管做為邏輯判斷及邏輯輸出的主要組件，輸入端的電壓低於0.8V為V_IL，高於2.0V為V_IH，這兩個電壓點之間的範圍是一個邏輯准位的不明確區，設計電路時要避免有此範圍的電壓輸入。TTL的輸出端由兩個串接的晶體管負則輸出邏輯准位電壓，Q₃負責接通V_CC，Q₄負責接通地電位，使得V_OH保證大於2.4V，V_OL838電子

TTL發展至今以已有多種改良產品，以表格方式介紹及比較於下：

傳遞延遲：輸入邏輯准位後到輸出反應正確所需時間，此時間越短邏輯電路反應速率越快。

功率消耗：電路工作時所消耗的電能，此值越小越省電。

標準型、低功率、高速型差異在於電路中使用電阻的阻值，以標準型做比較時低功型率較大高速型較小，而電阻大者功率消耗較小，但傳遞延遲較大。

肖特基(Schottky)型TTL：

_BE約0.7V，V_CE=V_BE-V_BC=0.4V而晶體管之飽和電壓V_CE(sat)=0.2V，故晶體管之V_CE 下降至0.4V時，I_B被肖特基二極體分流不再進入晶體管基極，因此肖特基晶體管不會進入飽和區，所以交換速率較快。

什麼CTL電路?

互補式晶體管邏輯閘(Complementary Transistor Logic ; CTL)的電路特徵，是擁有一個集極回受偏壓的設計，如下圖中的Q₃偏壓電路可以針對與它並接的晶體管做互補的動作，將V_ff-0.7V)高態時不會造成輸入端晶體管(本例為Q1、Q2)飽和，低態時亦不會造成晶體管截止，所以CTL是屬於非飽和快速型的邏輯族，主要用在大型計算機的設計中。

什麼叫ECL電路?

，使其輸出因為差動放大器的電流轉移產生邏輯准位，所以又被稱為電流式邏輯(Current-Mode Logic；CML)。

圖S1-7中的Q₃與Q₂或Q₁構成差動放大器，若Q₂及Q₁之輸入邏輯准位為「0」，則Q₂、Q₁截止，使得C_3E全部流經Q₃， 300Ω的電壓降為2.8178mA?00Ω=0.845V，則C₃電壓為0-0.845= -0.845V。反之，當Q₂或Q_1E會全部轉移至Q₂或Q₁輸入為「1」的那一個，因此C₂電壓轉為-0.845V，C₃₄、Q₅)輸出后約為-1.5V及-0.7V即為ECL的V_OL及V_OH。

ECL工作時，從Q₁、Q₂、Q₃ 的V_CE最小電壓為V_C-V_E = (-0.845V)-( -1.875V)=1.03V，可以得知電路內的晶體管並不會進入飽和區(V_CE =0.2V)，所以是一種非飽和邏輯，交換速率可很快，傳遞延遲僅2nS，但雜訊免疫力只有175mV左右。

或門(注)， 這些都是它的特色。

MOS邏輯電路

MOS邏輯電路的主要原件是金屬-氧-半導體形成的場效晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ；MOSFET)，它是靠電壓場促使端點導通的組件，分為增強型及衰減型兩種，但MOS邏輯電路採用增強型MOSFET來設計電路，增強型MOSFET又分為N-MOS及P-MOS，圖S1-10a是N-MOS的符號，圖S1-10b是P-MOS的符號。N-MOS在電路中加入正電壓促使源極與汲極導通，P-MOS在電路中加入負電壓或零電壓促使源極與汲極導通，電壓的大小決定源極與汲極間電阻的大小，完全導通約1kΩ，開路時約10¹⁰Ω，所以MOS可當作開關或電阻組件，如圖S-10c所示。圖S1-11為N-MOS非門電路，可以看到上方的N-MOS做為電阻，下方的N-MOS做為開關，當A為正極性電壓時導通，為零電壓時開路。

由於MOS可以構成開關或電阻組件，作為數字邏輯電路製成較簡單，而且體積也較小，因此很多大型及超大型的數字集成電路都採用MOS組件，例如計算機的動態隨機存取內存(DRAM)、單晶元微電腦等等。

CMOS邏輯電路

以N-MOS及P-MOS做為開關，在電路中以互補方式動作，也就是當N-MOS接通時，P-MOS必成斷路狀態，反之當P-MOS接通時，N-MOS必成斷路狀態，這種電路結構就是CMOS(Complementary MOS)。CMOS邏輯系列是由美商RCA公司首先生產，以CD40或CD45為編號，而Motorola生產的CMOS則以MC40與MC145為編號，另外國際半導體公司(National Semiconductor Co.)依照74系列TTL的接腳做成的CMOS以74C為編號，因此7400與74C00接腳完全相同，但7400是TTL而74C00是CMOS。

圖S1-12是CMOS構成的非門，從圖中可知正常情況下，A端的電壓極性只會影響P-MOS或N-MOS其中一個導通，所以任何時刻電源+V_DD與地之間僅存在漏電電流，因此CMOS的消耗電流相當的低，約等於電源電壓和漏電電流的乘積，通常在10nW，這是目前最省電的數字集成電路。