Transistor-transistor-logik ( TTL , TTL ) är en sorts digitala logiska kretsar byggda på basis av bipolära transistorer och motstånd. Namnet transistor-transistor uppstod från det faktum att transistorer används både för att utföra logiska funktioner (till exempel AND , OR ), och för att förstärka utsignalen (i motsats till resistor-transistor och diod-transistor-logik ).
Det enklaste grundläggande TTL-elementet utför en logisk AND-NOT- operation , upprepar i princip strukturen hos DTL - mikrokretsar och kombinerar samtidigt, genom användning av en multi-emittertransistor, egenskaperna hos en diod och en transistorförstärkare, vilket möjliggör dig att öka hastigheten, minska strömförbrukningen och förbättra tekniken för tillverkning av mikrokretsar .
TTL har blivit utbrett inom datorer , elektroniska musikinstrument, såväl som inom instrumentering och automation (I&C). På grund av den utbredda användningen av TTL, görs in- och utgångskretsarna för elektronisk utrustning ofta elektriskt kompatibla med TTL. Den maximala spänningen i TTL-kretsar kan vara upp till 24 V , men detta leder till en hög nivå av falsk signal. En tillräckligt låg nivå av en falsk signal, med bibehållen tillräcklig effektivitet, uppnås vid en spänning på 5 V , därför inkluderades detta värde i TTL tekniska föreskrifter.
TTL blev populärt bland designers av elektroniska system efter att Texas Instruments introducerade 7400 -serien av integrerade kretsar 1965 . Denna serie av mikrokretsar har blivit industristandard, men TTL mikrokretsar tillverkas även av andra företag. Dessutom var Texas Instruments inte först med att börja producera TTL-mikrokretsar, Sylvania och Transitron startade det lite tidigare . Ändå var det Texas Instruments 74-serien som blev branschstandarden, vilket till stor del beror på Texas Instruments stora produktionskapacitet, såväl som dess ansträngningar att marknadsföra 74 - serien . upprepar produkterna från andra företag ( Advanced Micro Devices , serie 90/9N/9L/9H/9S Fairchild , Harris , Intel , Intersil , Motorola , National , etc.).
Vikten av TTL ligger i det faktum att TTL-mikrokretsar visade sig vara mer lämpade för massproduktion och samtidigt överträffade den tidigare producerade serien av mikrokretsar ( resistor-transistor och diod-transistor logic ) när det gäller parametrar.
Funktionsprincipen för TTL med en enkel växelriktare :
Bipolära transistorer kan arbeta i följande lägen: cutoff, saturation, normalt aktiv, omvänt aktiv. I omvänt aktivt läge är emitterövergången stängd och kollektorövergången öppen. I det omvända aktiva läget är transistorns strömförstärkning mycket mindre än i det normala läget, på grund av asymmetrin i konstruktionen av baskollektor- och bas-emitterövergångarna, i synnerhet på grund av skillnaden i deras områden och graden av dopning av kollektor- och emitterskikten hos halvledaren (för detaljer om driftsätten för en bipolär transistor, se Bipolär transistor ).
Vid nollpotential vid vilken emitter som helst av multiemittertransistorn VT1 fungerar den i normalt mättnadsläge, eftersom strömmen från motståndet R1 flyter in i basen, så potentialen för kollektorn VT1 och basen VT2 är nära noll (V be1 = (A|B=0) + 0,7V ≱ V bk1 + V be2 , som beskrivs i denna artikel på engelska), vilket sätter VT2 i cutoff-läge, därför är potentialen på VT2-kollektorn nära potentialen för strömkälla V cc , - vid elementets utgång, logik 1. I detta tillstånd ändrar inte ändringen i potentialen för en annan sändare elementets tillstånd. Genom sändaren (ingången) ansluten till "jorden" flyter ström till marken I \u003d ( V cc - 0,7) / R1, 0,7 V - spänningsfall vid den framåtriktade emitterövergången VT1.
Om du stänger av alla sändare, eller applicerar logisk 1-spänning på dem (mer än 2,4 V ), sedan genom den framåtspända kollektorövergången VT1, strömmen till motståndet R1, I = ( V cc - 1,4) / R1, 1 , kommer att flyta in i basen VT2, 4 V - summan av spänningsfallen vid den framåtspända emitterövergången VT2 och den framåtspända kollektorövergången VT1, medan VT2 går in i mättnad, blir dess kollektorpotential nära noll (logisk 0 ).
Utgången blir alltså logisk 0 endast om alla ingångar har tillståndet logisk 1, detta motsvarar den logiska funktionen NAND.
TTL har en ökad hastighet jämfört med DTL-logik, även om transistorerna som används har samma hastighet. Detta beror på det faktum att när utgången går från tillståndet logisk noll till logisk 1, lämnar transistorn mättnad, minoritetsbärarna som ackumulerats i basen av VT2 löser sig inte bara spontant utan töms också in i kollektorn för mättad VT1 ( som tidigare sagt är dess potential nära noll ). Typisk latens per element i tidiga serie TTL ICs är cirka 22 ns .
Vissa mikrokretsar i varje TTL-serie är gjorda utan ett motstånd R2, en VT2-kollektor matas ut, de så kallade " open collector "-elementen. En grupp av dessa utgångar kan anslutas elektriskt genom att tillhandahålla ett enda externt motstånd anslutet till Vcc i andra änden, och på så sätt realisera den logiska funktionen "OCH" - en sådan anslutning kallas ibland en "trådbunden OCH". På elektriska kretsscheman används en extra symbol i symbolen för öppna kollektorelement.
TTL-logik (som TTLSH) är en direkt efterföljare till DTL och använder samma driftsprincip. Ingångs-TTL-transistorn (till skillnad från den vanliga) har flera, vanligtvis från 2 till 8, sändare. Dessa sändare fungerar som ingångsdioder (jämfört med DTL). Multi-emittertransistorn, jämfört med sammansättningen av individuella dioder som används i DTL-kretsar, tar mindre plats på chippet och ger högre hastighet. Det bör noteras att i TTLSH-mikrokretsar, med början från 74LS-serien, istället för en multi-emittertransistor, används en sammansättning av Schottky-dioder (74LS-serien) eller PNP-transistorer i kombination med Schottky-dioder (74AS, 74ALS-serien), så att det faktiskt fanns en återgång till DTL. Endast 74, 74H, 74L, 74S-serien, som innehåller en multi-emittertransistor, kallas välförtjänt TTL. Alla senare serier av en multi-emittertransistor innehåller i själva verket inte DTL och kallas TTLSH (TTL Schottky) endast "traditionellt", vilket är en utveckling av DTL .
Transistor-transistorlogik med Schottky-dioder ( TTLSh )
TTLSH använder Schottky-dioder, där Schottky-barriären inte tillåter transistorn att gå in i mättnadsläge, som ett resultat av vilket diffusionskapacitansen är liten, och omkopplingsfördröjningarna är små och hastigheten är hög. En sådan kombination (en bipolär transistor-Schottky-diod i en baskollektorkrets) anses vara en separat komponent - en Schottky-transistor - och har sin egen beteckning på elektriska kretsscheman.
TTLSH-logik skiljer sig från TTL genom närvaron av Schottky-dioder i baskollektorkretsarna, vilket eliminerar mättnad av transistorn, samt närvaron av dämpande Schottky-dioder vid ingångarna (sällan vid utgångarna) för att undertrycka impulsbrus som genereras p.g.a. reflektioner i långa kommunikationslinjer (lång anses vara linje, signalens utbredningstid är längre än varaktigheten av dess front, för de snabbaste TTLSH-mikrokretsarna blir linjen lång, med början med en längd på flera centimeter).
Siffror inom parentes är typiska fördröjningstider (Tpd) och strömförbrukning (Pd) för varje serie, hämtade från Texas Instruments SDAA010.PDF , förutom 74F, för vilken data hämtas från Fairchilds AN-661.
Serieprefixet "74" betecknar en kommersiell version av mikrokretsar , "54" - industriell eller militär, med ett utökat temperaturområde på -55 ° C ... +125 ° C. Förpackningstypen anges vanligtvis med den sista bokstaven i beteckningen, till exempel för Texas Instruments kodas DIP-förpackningstypen av plast med bokstaven N (SN7400N).
K131LA3, Electronpribor-anläggning, Fryazino
133LA3 militär version, växt "Planet" Veliky Novgorod
KM155LA3, anläggning "Integral" Minsk
I533KP11, anläggning "Svetlana" St Petersburg
B533TM2 i en kristallbärare, Mezon-fabriken, Chisinau
Under driften av TTL-logik observeras ganska starka strömskurar (särskilt vid utgången), vilket kan skapa parasitiska pickuper på strömkretsar, vilket leder till fel på själva TTL-elementen. För att bekämpa detta fenomen måste följande regler följas:
Inte alla tillgängliga ingångar för ett TTL-element används alltid i en viss krets. Om, enligt operationslogiken, en nollsignal krävs vid ingången, är de oanvända ingångarna anslutna till en gemensam tråd.
| Logiska chips | |
|---|---|