A tranzisztor-tranzisztor logika ( TTL , TTL ) egyfajta digitális logikai áramkör , amely bipoláris tranzisztorok és ellenállások alapján épül fel . A tranzisztor-tranzisztor elnevezés abból a tényből ered, hogy a tranzisztorokat mind logikai funkciók végrehajtására (például ÉS , VAGY ), mind a kimeneti jel erősítésére használják (ellentétben az ellenállás-tranzisztor és a dióda-tranzisztor logikával ).
A legegyszerűbb alap TTL elem logikai ÉS-NEM műveletet hajt végre , elvileg megismétli a DTL mikroáramkörök szerkezetét, és egyidejűleg egy több emitteres tranzisztor segítségével egyesíti a dióda és a tranzisztoros erősítő tulajdonságait, ami lehetővé teszi növelheti a sebességet, csökkentheti az energiafogyasztást és javíthatja a mikroáramkörök gyártási technológiáját .
A TTL széles körben elterjedt a számítógépekben , az elektronikus hangszerekben, valamint a hangszerelésben és az automatizálásban (I&C). A TTL széles körben elterjedt alkalmazása miatt az elektronikus berendezések bemeneti és kimeneti áramköreit gyakran elektromosan kompatibilissé teszik a TTL-lel. A TTL áramkörök maximális feszültsége 24 V lehet , ez azonban nagymértékű hamis jelhez vezet. A hamis jel kellően alacsony szintje megfelelő hatásfok megőrzése mellett 5 V feszültségen érhető el , ezért ez az érték szerepelt a TTL műszaki szabályzatában.
A TTL azután vált népszerűvé az elektronikai rendszertervezők körében, hogy a Texas Instruments 1965 -ben bemutatta a 7400 -as sorozatú integrált áramköröket . Ez a mikroáramkörök sorozata iparági szabvány lett, de a TTL mikroáramköröket más cégek is gyártják. Ráadásul nem a Texas Instruments kezdett először TTL mikroáramkörök gyártására, a Sylvania és a Transitron pedig valamivel korábban . Ennek ellenére a Texas Instruments 74-es sorozata vált iparági szabvánnyá, ami nagyrészt a Texas Instruments nagy gyártási kapacitásának, valamint a 74 - es sorozat népszerűsítésére tett erőfeszítéseinek köszönhető . megismétli más cégek termékeit ( Advanced Micro Devices , sorozat 90/9N/9L/9H/9S Fairchild , Harris , Intel , Intersil , Motorola , National stb.).
A TTL jelentősége abban rejlik, hogy a TTL mikroáramkörök alkalmasabbnak bizonyultak a tömeggyártásra, és ezzel egyidejűleg a korábban gyártott mikroáramkörök sorozatát ( ellenállás-tranzisztor és dióda-tranzisztor logika ) is felülmúlták a paraméterek tekintetében.
A TTL működési elve egyszerű inverterrel :
A bipoláris tranzisztorok a következő üzemmódokban működhetnek: levágás, telítettség, alaphelyzetben aktív, fordítottan aktív. Inverz aktív üzemmódban az emitter csomópont zárva van, a kollektor csomópont pedig nyitva. Az inverz aktív üzemmódban a tranzisztor áramerősítése jóval kisebb, mint a normál üzemmódban, ami az alap-kollektor és a bázis-emitter csomópontok kialakításának aszimmetriája, különösen a területük, ill. a félvezető kollektor- és emitterrétegének adalékolási foka (a bipoláris tranzisztor működési módjairól lásd: Bipoláris tranzisztor ).
A több emitteres VT1 tranzisztor bármely emitterénél zérus potenciálnál normál telítési üzemmódban működik, mivel az R1 ellenállás árama a bázisba folyik, így a VT1 kollektor és a VT2 bázis potenciálja nullához közelít (V be1 = (A|B=0) + 0,7V ≱ V bk1 + V be2 , ebben a cikkben angolul), ami a VT2-t cutoff módba kapcsolja, ezért a VT2 kollektoron a potenciál közel van a áramforrás V cc , - az elem kimenetén, logika 1. Ebben az állapotban egy másik emitter potenciáljának változása nem változtatja meg az elem állapotát. A "földhöz" csatlakoztatott emitteren (bemeneten) keresztül áram folyik a földre I \u003d ( V cc - 0,7) / R1, 0,7 V - feszültségesés a VT1 előrefeszített emitter csomópontnál.
Ha az összes emittert kikapcsolja, vagy logikai 1 feszültséget kapcsol rájuk (több mint 2,4 V ), akkor a VT1 előrefeszített kollektor átmeneten keresztül az R1 ellenállás árama I = ( V cc - 1,4) / R1, 1 , a bázis VT2-be áramlik, 4 V - a feszültségesések összege a VT2 előrefeszített emitter csomópontban és a VT1 előrefeszített kollektor csomópontban, míg a VT2 telítésbe kerül, kollektorpotenciálja közel nulla lesz (logikai 0 ).
Így a kimenet csak akkor lesz logikai 0, ha minden bemenet logikai 1-es állapotú, ez a NAND logikai függvénynek felel meg.
A TTL sebessége nagyobb a DTL logikához képest, még akkor is, ha a használt tranzisztorok azonos sebességűek. Ennek az az oka, hogy amikor a kimenet a logikai nulla állapotból logikai 1-be megy, a tranzisztor elhagyja a telítettséget, a VT2 alapjában felhalmozódott kisebbségi hordozók nemcsak spontán feloldódnak, hanem a telített VT1 kollektorába is lefolynak ( mint korábban említettük, a potenciálja közel van a nullához). A korai sorozatú TTL IC-k elemenkénti tipikus késleltetése körülbelül 22 ns .
Az egyes TTL sorozatokban egyes mikroáramkörök R2 ellenállás nélkül készülnek, egy VT2 kollektor kerül a kimenetre, az úgynevezett " nyílt kollektoros " elemek. E kimenetek egy csoportja elektromosan csatlakoztatható egyetlen külső ellenállás biztosításával, amely a másik végén V cc -re van csatlakoztatva , így megvalósítva az "ÉS" logikai funkciót - az ilyen kapcsolatot néha "vezetékes ÉS"-nek is nevezik. Az elektromos kapcsolási rajzokon további szimbólumot használnak a nyitott kollektoros elemek szimbólumában.
A TTL logika (mint a TTLSH) a DTL közvetlen utódja, és ugyanazt a működési elvet használja. A bemeneti TTL tranzisztor (a szokásostól eltérően) több, általában 2-8 emitterrel rendelkezik. Ezek az adók bemeneti diódákként működnek (a DTL-lel összehasonlítva). A több emitteres tranzisztor a DTL áramkörökben használt egyedi diódák összeállításához képest kevesebb helyet foglal el a chipen és nagyobb sebességet biztosít. Megjegyzendő, hogy a TTLSH mikroáramkörökben a 74LS sorozattól kezdve a több emitteres tranzisztor helyett Schottky-diódák (74LS sorozat) vagy PNP tranzisztorok Schottky-diódákkal (74AS, 74ALS sorozat) kombinációját alkalmazzák, így hogy valójában megtörtént a visszatérés a DTL-hez. Csak a 74, 74H, 74L, 74S sorozatokat, amelyek több emitteres tranzisztort tartalmaznak, méltán hívják TTL-nek. A több emitteres tranzisztorok minden későbbi sorozata nem tartalmaz, sőt, DTL-ek, és csak „hagyományosan” nevezik TTLSH-nak (TTL Schottky), mivel a DTL továbbfejlesztése .
Tranzisztor-tranzisztor logika Schottky-diódákkal ( TTLSh )
A TTLSH Schottky-diódákat használ, amelyekben a Schottky-gát nem engedi, hogy a tranzisztor telítési módba lépjen, aminek következtében a diffúziós kapacitás kicsi, a kapcsolási késleltetések kicsik, a sebesség pedig nagy. Egy ilyen kombináció (bipoláris tranzisztor-Schottky-dióda egy alapkollektor áramkörben) külön alkatrésznek számít - Schottky-tranzisztornak -, és saját jelölése van az elektromos kapcsolási rajzokon.
A TTLSH logikája abban különbözik a TTL -től, hogy az alap-kollektor áramkörökben Schottky-diódák vannak jelen, ami kiküszöböli a tranzisztor telítettségét, valamint a csillapító Schottky-diódák jelenléte a bemeneteken (ritkán a kimeneteken), hogy elnyomják az impulzuszajt. visszaverődések a hosszú kommunikációs vonalakban (a hosszú vonalnak tekinthető, a jel terjedési ideje hosszabb, mint a frontja, a leggyorsabb TTLSH mikroáramkörök esetében a vonal hosszú lesz, több centiméter hosszúságtól kezdve).
A zárójelben lévő adatok az egyes sorozatok tipikus késleltetési idejét (Tpd) és energiafogyasztását (Pd) a Texas Instruments SDAA010.PDF fájljából vették , kivéve a 74F-et, amelyre vonatkozóan az adatok a Fairchild AN-661-ből származnak.
A "74" sorozat előtagja a mikroáramkörök kereskedelmi változatát jelöli , az "54" - ipari vagy katonai, kiterjesztett -55 ° C ... +125 ° C hőmérsékleti tartományban. A csomagolás típusát általában a megjelölés utolsó betűje jelzi, például a Texas Instruments esetében a műanyag DIP csomagtípust N betűvel kódolják (SN7400N).
K131LA3, Electronpribor üzem, Fryazino
133LA3 katonai változat, "Planet" Velikij Novgorod üzem
KM155LA3, Minszk "Integral" üzem
I533KP11, "Svetlana" növény Szentpétervár
B533TM2 kristályhordozóban, Mezon üzem, Chisinau
A TTL logika működése során meglehetősen erős áramkitörések figyelhetők meg (különösen a kimeneten), amelyek parazita hangfelvételeket hozhatnak létre a tápáramkörökön, amelyek maguknak a TTL elemeknek a meghibásodásához vezethetnek. A jelenség leküzdéséhez a következő szabályokat kell követni:
Egy adott áramkörben nem mindig használják a TTL elem összes elérhető bemenetét. Ha a működési logika szerint nulla jel szükséges a bemeneten, akkor a használaton kívüli bemeneteket közös vezetékre kötjük.
| Logikai chipek | |
|---|---|