Transistor-transistor-logik ( TTL , TTL ) er en slags digitale logiske kredsløb bygget på basis af bipolære transistorer og modstande. Navnet transistor-transistor opstod fra det faktum, at transistorer bruges både til at udføre logiske funktioner (for eksempel AND , OR ), og til at forstærke udgangssignalet (i modsætning til modstand-transistor og diode-transistor-logik ).
Det enkleste grundlæggende TTL-element udfører en logisk OG-IKKE- operation , gentager i princippet strukturen af DTL - mikrokredsløb og kombinerer samtidig egenskaberne af en diode og en transistorforstærker ved brug af en multi-emittertransistor, hvilket tillader dig at øge hastigheden, reducere strømforbruget og forbedre mikrokredsløbsfremstillingsteknologien .
TTL er blevet udbredt inden for computere , elektroniske musikinstrumenter samt inden for instrumentering og automatisering (I&C). På grund af den udbredte brug af TTL bliver indgangs- og udgangskredsløbene for elektronisk udstyr ofte gjort elektrisk kompatible med TTL. Den maksimale spænding i TTL-kredsløb kan være op til 24 V , men dette fører til et stort niveau af falske signaler. Et tilstrækkeligt lavt niveau af et falsk signal, mens der opretholdes tilstrækkelig effektivitet, opnås ved en spænding på 5 V , derfor blev denne værdi inkluderet i TTL tekniske forskrifter.
TTL blev populær blandt elektroniske systemdesignere, efter at Texas Instruments introducerede 7400 -serien af integrerede kredsløb i 1965 . Denne serie af mikrokredsløb er blevet industristandarden, men TTL mikrokredsløb produceres også af andre virksomheder. Desuden var Texas Instruments ikke den første, der begyndte at producere TTL-mikrokredsløb, Sylvania og Transitron startede det lidt tidligere . Ikke desto mindre var det Texas Instruments 74-serien, der blev industristandarden, hvilket i høj grad skyldes Texas Instruments store produktionskapacitet, såvel som dets bestræbelser på at promovere 74 - serien . gentager andre virksomheders produkter ( Advanced Micro Devices , serie 90/9N/9L/9H/9S Fairchild , Harris , Intel , Intersil , Motorola , National osv.).
Betydningen af TTL ligger i, at TTL-mikrokredsløb viste sig at være mere velegnet til masseproduktion og samtidig overgik den tidligere producerede serie af mikrokredsløb ( modstand-transistor og diode-transistor-logik ) med hensyn til parametre.
Princippet for drift af TTL med en simpel inverter :
Bipolære transistorer kan fungere i følgende tilstande: cutoff, saturation, normalt aktive, omvendt aktive. I omvendt aktiv tilstand er emitterforbindelsen lukket, og kollektorforbindelsen er åben. I den omvendte aktive tilstand er transistorens strømforstærkning meget mindre end i normal tilstand på grund af asymmetrien i designet af base-kollektor- og base-emitter-forbindelserne, især på grund af forskellen i deres områder og graden af doping af kollektor- og emitterlagene af halvlederen (for detaljer om driftstilstande for en bipolær transistor, se Bipolær transistor ).
Ved nul potentiale ved enhver emitter af multi-emitter transistoren VT1 fungerer den i normal mætningstilstand, da strømmen af modstanden R1 strømmer ind i basen, så potentialet for kollektoren VT1 og basen VT2 er tæt på nul (V be1 = (A|B=0) + 0,7V ≱ V bk1 + V be2 , beskrevet i denne artikel på engelsk), hvilket sætter VT2 i cutoff-tilstand, og derfor er potentialet på VT2-kollektoren tæt på potentialet for strømkilde V cc , - ved udgangen af elementet, logik 1. I denne tilstand ændrer ændringen i potentialet for en anden emitter ikke elementets tilstand. Gennem emitteren (input) forbundet til "jorden" strømmer strømmen til jorden I \u003d ( V cc - 0,7) / R1, 0,7 V - spændingsfald ved den fremadrettede emitterforbindelse VT1.
Hvis du slukker for alle emittere eller anvender logisk 1 spænding til dem (mere end 2,4 V ), så gennem den fremadrettede kollektorforbindelse VT1, strømmen af modstanden R1, I = ( V cc - 1,4) / R1, 1 , vil strømme ind i basis VT2, 4 V - summen af spændingsfaldene ved den fremadrettede emitterforbindelse VT2 og den fremadrettede kollektorforbindelse VT1, mens VT2 går i mætning, bliver dens kollektorpotentiale tæt på nul (logisk 0 ).
Udgangen vil således kun være logisk 0, hvis alle indgange har en tilstand på logisk 1, dette svarer til den logiske funktion NAND.
TTL har en øget hastighed i forhold til DTL-logik, selvom de anvendte transistorer har samme hastighed. Dette skyldes det faktum, at når outputtet går fra tilstanden logisk nul til logisk 1, forlader transistoren mætning, minoritetsbærerne akkumuleret i bunden af VT2 opløses ikke kun spontant, men dræner også ind i kollektoren af mættet VT1 ( som tidligere sagt er dets potentiale tæt på nul). Typisk latenstid pr. element af tidlige serie TTL IC'er er omkring 22 ns .
Nogle mikrokredsløb i hver TTL-serie er lavet uden modstand R2, en VT2-kollektor udsendes, de såkaldte " open collector "-elementer. En gruppe af disse udgange kan forbindes elektrisk ved at tilvejebringe en enkelt ekstern modstand forbundet til Vcc i den anden ende, og dermed realisere den logiske funktion "AND" - sådan en forbindelse kaldes nogle gange en "kablet OG". På elektriske kredsløbsdiagrammer bruges et ekstra symbol i symbolet for åbne-kollektorelementer.
TTL-logik (som TTLSH) er en direkte efterfølger af DTL og bruger samme driftsprincip. Indgangs-TTL-transistoren (i modsætning til den sædvanlige) har flere, normalt fra 2 til 8, emittere. Disse emittere fungerer som indgangsdioder (sammenlignet med DTL). Multi-emitter transistoren, sammenlignet med samlingen af individuelle dioder, der bruges i DTL-kredsløb, fylder mindre på chippen og giver højere hastighed. Det skal bemærkes, at i TTLSH-mikrokredsløb, startende fra 74LS-serien, i stedet for en multi-emittertransistor, anvendes en samling af Schottky-dioder (74LS-serien) eller PNP-transistorer i kombination med Schottky-dioder (74AS, 74ALS-serien), så at der faktisk var en tilbagevenden til DTL. Kun 74, 74H, 74L, 74S serien, som indeholder en multi-emitter transistor, kaldes fortjent TTL. Alle senere serier af en multi-emitter transistor indeholder faktisk ikke DTL og kaldes kun TTLSH (TTL Schottky) "traditionelt", idet de er en udvikling af DTL .
Transistor-transistor-logik med Schottky-dioder ( TTLSh )
TTLSH bruger Schottky-dioder, hvor Schottky-barrieren ikke tillader transistoren at gå ind i mætningstilstand, som et resultat af hvilken diffusionskapacitansen er lille, og omskiftningsforsinkelserne er små, og hastigheden er høj. En sådan kombination (en bipolær transistor-Schottky-diode i et base-kollektorkredsløb) betragtes som en separat komponent - en Schottky-transistor - og har sin egen betegnelse på elektriske kredsløbsdiagrammer.
TTLSH-logikken adskiller sig fra TTL ved tilstedeværelsen af Schottky-dioder i base-kollektorkredsløbene, hvilket eliminerer mætning af transistoren, samt tilstedeværelsen af dæmpende Schottky-dioder ved indgangene (sjældent ved udgangene) for at undertrykke impulsstøj, der genereres pga. refleksioner i lange kommunikationslinjer (lang betragtes som linje, signalets udbredelsestid er længere end varigheden af dets front, for de hurtigste TTLSH-mikrokredsløb bliver linjen lang, begyndende med en længde på flere centimeter).
Tallene i parentes er typiske forsinkelsestider (Tpd) og strømforbrug (Pd) for hver serie, hentet fra Texas Instruments ' SDAA010.PDF , bortset fra 74F, hvor data er taget fra Fairchilds AN-661.
Seriepræfikset "74" betegner en kommerciel version af mikrokredsløb , "54" - industriel eller militær, med et udvidet temperaturområde på -55 ° C ... +125 ° C. Pakketypen er normalt angivet med det sidste bogstav i betegnelsen, for eksempel for Texas Instruments er plast DIP-pakketypen kodet med bogstavet N (SN7400N).
K131LA3, Electronpribor-anlæg, Fryazino
133LA3 militær version, plante "Planet" Veliky Novgorod
KM155LA3, anlæg "Integral" Minsk
I533KP11, anlæg "Svetlana" St. Petersborg
B533TM2 i en krystalbærer, Mezon-fabrik, Chisinau
Under driften af TTL-logik observeres ret stærke udbrud af strømme (især ved udgangen), som kan skabe parasitiske pickups på strømkredsløb, hvilket fører til fejl i selve TTL-elementerne. For at bekæmpe dette fænomen skal følgende regler følges:
Ikke alle tilgængelige indgange på et TTL-element bruges altid i et bestemt kredsløb. Hvis der ifølge driftslogikken kræves et nulsignal ved indgangen, så er de ubrugte indgange forbundet til en fælles ledning.
| Logiske chips | |
|---|---|