Što je tranzistorska tranzistorska logika (TTL) i njezin rad

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Logička vrata poput NAND, NOR koriste se u svakodnevnim aplikacijama za izvođenje logičkih operacija. Vrata se proizvode pomoću poluvodičkih uređaja poput BJT, dioda ili FET-a. Različiti izlazi izrađeni su pomoću integriranih krugova. Digitalni logički sklopovi proizvode se ovisno o određenoj tehnologiji sklopova ili logičkim obiteljima. Različite logičke obitelji su RTL (tranzistorska logika otpornika), DTL (tranzistorska logika dioda), TTL (tranzistorsko-tranzistorska logika), ECL (logika povezana s emiterima) i CMOS (komplementarna logika poluvodičkog metalnog oksida). Od njih se RTL i DTL rijetko koriste. Ovaj članak razmatra pregled a Tranzistor-tranzistorska logika ili TTL .

Povijest tranzistor-tranzistorska logika

Logika TTL ili tranzistor-tranzistorska logika izumio je 1961. godine 'James L. Buie iz TRW-a'. Prikladan je za razvoj novih integriranih sklopova. Stvarni naziv ovog TTL-a je TCTL što znači tranzistorski povezana tranzistorska logika. 1963. godine proizvodnju prvih komercijalnih TTL uređaja dizajnirala je 'Sylvania' poznata kao SUHL ili 'Sylvania Universal High-Level Logic family'.




Nakon što su teksaški inženjeri instrumenata lansirali IC-ove serije 5400 1964. godine s rasponom vojne temperature, tada je Transistor-Transistor Logic postao vrlo popularan. Nakon toga, serija 7400 je lansirana kroz uži raspon 1966. godine.

Kompatibilne dijelove od 7400 obitelji koje su lansirali Texas instrumenti dizajniralo je nekoliko tvrtki poput National Semiconductor, AMD, Motorola, Intel, Fairchild, Signetics, Intersil, Mullard, SGS-Thomson, Siemens, Rifa itd. Jedna i jedina proizvodnja tvrtka poput IBM-a pokrenula je nespojive sklopove koji koriste TTL za vlastitu upotrebu.



Lozinka tranzistor-tranzistor primjenjivala se na mnoge generacije bipolarne logike polaganim poboljšanjem brzine kao i iskorištavanjem snage tijekom otprilike dva desetljeća. Obično svaki TTL čip uključuje stotine tranzistora. Općenito, funkcije u jednom paketu kreću se od logičkih ulaza do mikroprocesora.
Prvo računalo poput Kenbak-1 korišteno je Transistor-Transistor Logic za svoj CPU kao alternativa mikroprocesoru. 1970. godine Datapoint 2200 koristio je TTL komponente i bio je osnova za 8008 i nakon toga x86 set uputa.

GUI koji je Xerox alto uveo 1973. godine, kao i Star stanice u 1981. godini korišteni su TTL sklopovi koji su ugrađeni na razini ALU-a.


Što je tranzistor-tranzistorska logika (TTL)?

Tranzistor-tranzistorska logika (TTL) logična je obitelj koju čine BJT-ovi (bipolarni spojni tranzistori). Kao što i samo ime govori, tranzistor izvršava dvije funkcije poput logike, kao i pojačanje. Najbolji primjeri TTL-a su logička vrata, naime vrata 7402 NOR i vrata 7400 NAND.

TTL logika uključuje nekoliko tranzistora koji imaju nekoliko odašiljača, kao i nekoliko ulaza. Tipovi TTL-a ili tranzistor-tranzistorska logika uglavnom uključuju standardni TTL, brzi TTL, Schottky TTL, TTL velike snage, TTL male snage i napredni Schottky TTL.

Dizajn TTL logičkih vrata može se izvesti pomoću otpornika i BJT-ova. Postoji nekoliko varijanti TTL-a koje su razvijene za različite svrhe, poput zračenja otvrdnutih TTL paketa za svemirske primjene i Schottky dioda male snage koje mogu pružiti izvrsnu kombinaciju brzine i manje potrošnje energije.

Vrste tranzistor-tranzistorska logika

TTL-ovi su dostupni u različitim vrstama i njihova se klasifikacija vrši na temelju rezultata kao što je slijedeći.

  • Standardni TTL
  • Brzi TTL
  • Schottky TTL
  • TTL velike snage
  • TTL male snage
  • Napredni Schottky TTL.

TTL male snage radi s komutacijskom brzinom od 33ns kako bi smanjio potrošnju energije poput 1 mW. Trenutno je to zamijenjeno CMOS logikom. Brzi TTL ima brže prebacivanje u usporedbi s normalnim TTL-om poput 6ns. Međutim, ima veliku disipaciju snage poput 22 mW.

Schottky TTL pokrenut je 1969. godine i koristi se za izbjegavanje skladištenja naboja kako bi se povećalo vrijeme uključivanja korištenjem Schottky diodnih stezaljki na priključku vrata. Ovi terminali za vrata rade u 3ns, no oni uključuju veliko rasipanje snage poput 19 mW

TTL male snage koristi visoke vrijednosti otpora TTL male snage. Schottky diode pružit će dobar spoj brzine, kao i smanjenu iskorištenost snage poput 2 mW. Ovo je najopćenitiji tip TTL-a, koji se koristi poput logike ljepila unutar mikroračunala, u osnovi zamjenjuje prošle podskupine poput L, H & S.

Brzi TTL koristi se za povećanje prijelaza s niskog na visoki. Te su obitelji postigle PDP od 4pJ i 10 pJ, odgovarajuće. LVTTL ili niskonaponski TTL za napajanje od 3,3 V kao i međusobno povezivanje memorije.

Većina dizajnera nudi komercijalne, kao i opsežne temperaturne opsege. Na primjer, temperaturni raspon dijelova serije 7400 tvrtke Texas Instruments kreće se od 0 - 70 ° C, kao i temperaturni raspon serije 5400 od -55 do +125 ° C. Dijelovi visoke pouzdanosti i posebne kvalitete dostupni su za zrakoplovnu i vojnu primjenu, dok se uređaji za zračenje iz serije SNJ54 koriste u svemirskim primjenama.

Karakteristike TTL-a

Karakteristike TTL-a uključuju sljedeće.

  1. Obožavatelji: Broj opterećenja koja izlaz GATE može pokretati bez utjecaja na njegove uobičajene performanse. Pod opterećenjem podrazumijevamo količinu struje koja je potrebna ulazu drugog ulaza spojenog na izlaz datog ulaza.
  2. Raspad snage: Predstavlja količinu energije koja je potrebna uređaju. Mjeri se u mW. To je obično umnožak napona napajanja i količine prosječne povučene struje kada je izlaz visok ili nizak.
  3. Kašnjenje širenja: Predstavlja vrijeme prijelaza koje protekne kad se promijeni ulazna razina. Kašnjenje koje se događa da bi izlaz izvršio svoj prijelaz je kašnjenje širenja.
  4. Granica buke: Predstavlja količinu dopuštenog napona buke na ulazu, koja ne utječe na standardni izlaz.

Klasifikacija tranzistor-tranzistorska logika

To je logična obitelj koja se u potpunosti sastoji od tranzistora. Zapošljava tranzistor s više emitera. Komercijalno započinje serijom 74 poput 7404, 74S86 itd. Sagradio ju je 1961. James L Bui, a komercijalno koristi u logičkom dizajnu 1963. TTL-ovi se klasificiraju na temelju rezultata.

Otvori izlaz kolektora

Glavna značajka je da je njegov izlaz 0 kada je nizak i plutajući kada je visok. Obično se može primijeniti vanjski Vcc.

Izlaz otvorenog kolektora tranzistorske logike tranzistora

Izlaz otvorenog kolektora tranzistor-tranzistorska logika

Tranzistor Q1 ponaša se kao skup dioda smještenih natrag. S bilo kojim ulazom na niskoj razini logike, odgovarajući spoj baza-emiter pristran je prema naprijed, a pad napona na bazi Q1 je oko 0,9 V, nedovoljno za provođenje tranzistora Q2 i Q3. Stoga je izlaz ili plutajući ili Vcc, tj. Visoka razina.

Slično tome, kada su svi ulazi visoki, svi spojevi baznog emitora Q1 obrnuto su pristrani, a tranzistori Q2 i Q3 dobivaju dovoljno bazne struje i nalaze se u načinu zasićenja. Izlaz je na logičkom nivou. (Da bi tranzistor prešao u zasićenje, struja kolektora trebala bi biti veća od β puta veća od osnovne struje).

Prijave

Primjene izlaza otvorenog kolektora uključuju sljedeće.

  • U svjetlima za vožnju ili relejima
  • U izvođenju žičane logike
  • U izgradnji zajedničkog autobusnog sustava

Izlaz totemskog pola

Totem pol znači dodavanje aktivnog sklopnog kruga na izlazu vrata što rezultira smanjenjem kašnjenja širenja.

Izlaz totemskog pola TTL

Izlaz totemskog pola TTL

Logički rad je isti kao izlaz otvorenog kolektora. Korištenje tranzistora Q4 i diode osigurava brzo punjenje i pražnjenje parazitskog kapaciteta preko Q3. Otpor se koristi za održavanje izlazne struje na sigurnoj vrijednosti.

Tri državna vrata

Pruža 3 stanja izlaza poput sljedećih

  • Stanje niske razine kada je donji tranzistor UKLJUČEN, a gornji tranzistor ISKLJUČEN.
  • Stanje na visokoj razini kada je donji tranzistor ISKLJUČEN, a gornji tranzistor UKLJUČEN.
  • Treće stanje kada su isključena oba tranzistora. To omogućuje izravnu žičanu vezu mnogih rezultata.
Tranzistorska tranzistorska logika s tri držačka vrata

Tranzistorsko-tranzistorska logika s tri držačka vrata

Značajke obitelji TTL

Značajke obitelji TTL uključuju sljedeće.

  • Niska razina logike je na 0 ili 0,2V.
  • Visoka razina logike je na 5V.
  • Tipični ventilator od 10. Znači da može podržavati najviše 10 vrata na svom izlazu.
  • Osnovni TTL uređaj koristi snagu od gotovo 10mW, što se smanjuje upotrebom Schottky uređaja.
  • Prosječno kašnjenje širenja je oko 9ns.
  • Granica buke je oko 0,4 V.

Serija TTL IC

TTL IC-ovi uglavnom započinju sa 7 serijama. Ima 6 podporodica danih kao:

  1. Uređaj male snage s kašnjenjem širenja od 35 ns i rasipanjem snage od 1mW.
  2. Schottky male snage uređaj s kašnjenjem od 9ns
  3. Napredni Schottkyov uređaj s kašnjenjem od 1,5ns.
  4. Napredni Schottky male snage uređaj s kašnjenjem od 4 ns i rasipanjem snage od 1mW.

U bilo kojoj nomenklaturi TTL uređaja, prva dva imena označavaju naziv podporodice kojoj uređaj pripada. Prve dvije znamenke označavaju temperaturno područje rada. Sljedeća dva abeceda označavaju podporodicu kojoj uređaj pripada. Posljednje dvije znamenke označavaju logičku funkciju koju izvodi čip. Primjeri su 74LS02-2 niti ulazna NOR vrata, 74LS10- Trostruka 3 ulazna NAND vrata.

Tipični TTL krugovi

Logic Gates se koriste u svakodnevnom životu u aplikacijama poput sušila za odjeću, računalnog pisača, zvona na vratima itd.

Tri osnovna logička ulaza implementirana pomoću TTL logike data su u nastavku: -

NI vrata

Pretpostavimo da je ulaz A na logičkoj visini, da je odgovarajući tranzistorski spoj emiter-baza unazad pristran, a spoj baza-kolektor naprijed. Tranzistor Q3 dobiva osnovnu struju iz napona napajanja Vcc i prelazi u zasićenje. Kao rezultat niskog napona kolektora iz Q3, tranzistor Q5 odsječe, a s druge strane, ako je drugi ulaz nizak, Q4 je odsječen i Q5 je odsječen, a izlaz je povezan izravno na zemlju preko tranzistora Q3 . Slično tome, kada su oba ulaza logički niska, izlaz će biti logički visok.

NI vrata TTL

NI vrata TTL

NE Vrata

Kad je ulaz nizak, odgovarajući spoj baza-emiter pristran je prema naprijed, a spoj baza-kolektor obrnuto. Kao rezultat toga tranzistor Q2 je odsječen, a također je odsječen i tranzistor Q4. Tranzistor Q3 prelazi u zasićenje, a dioda D2 počinje provoditi, a izlaz je spojen na Vcc i ide na visoku logiku. Slično tome, kada je ulaz na logičkoj razini, izlaz je na logički niskoj.

NIJE ulaz TTL

NIJE ulaz TTL

TTL usporedba s drugim logičkim obiteljima

Općenito, TTL uređaji troše više energije u usporedbi s CMOS uređajima, ali iskorištavanje energije se ne povećava brzinom takta za CMOS uređaje. U usporedbi s trenutnim ECL krugovima, tranzistor-tranzistorska logika koristi malu snagu, ali ima jednostavna pravila dizajna, ali je znatno sporija.

Proizvođači mogu ujediniti TTL i ECL uređaje u istom sustavu kako bi postigli najbolje performanse, ali uređaji poput pomicanja razine nužni su između dvije logičke obitelji. TTL je slabo osjetljiv na oštećenja elektrostatičkim pražnjenjem u usporedbi s ranim CMOS uređajima.

Zbog o / p strukture TTL uređaja, impedancija o / p je asimetrična među niskim i visokim stanjima da bi bila neprikladna za pogon dalekovoda. Obično se taj nedostatak pobjeđuje međuspremnikom o / p pomoću posebnih uređaja za pokretanje linije gdje god signali zahtijevaju prijenos kroz kabele.

Totem-pol o / p struktura TTL-a često se brzo preklapa kad provode i viši i donji tranzistor, što rezultira značajnim signalom struje izvučene iz napajanja.

Ti se signali mogu povezati iznenadnim metodama između nekoliko IC paketa, što rezultira nižim performansama i smanjenom maržom šuma. Općenito, TTL sustavi koriste odvojni kondenzator za svaki, inače dva IC paketa, tako da trenutni signal s jednog TTL čipa trenutno ne smanjuje napon napajanja na drugi.

Trenutno mnogi dizajneri isporučuju ekvivalente CMOS logike putem TTL kompatibilnih razina i / p & o / p putem brojeva dijelova koji su povezani s odgovarajućom TTL komponentom, uključujući iste pinoute. Tako će, na primjer, serija 74HCT00 pružiti nekoliko zamjenskih zamjenskih dijelova za dijelove bipolarne serije 7400, međutim koristi CMOS tehnologiju.

Usporedba TTL-a s drugim logičkim obiteljima u smislu različitih specifikacija uključuje sljedeće.

Tehnički podaci TTL CMOS

ECL

Osnovna vrata

NAND

NITI / NAND

ILI / NITI

Komponente

Pasivni elementi i tranzistori

MOSFET-ovi

Pasivni elementi i tranzistori

Navijači

10

> 50

25

Imunost na buku

Jaka

Izuzetno jak

Dobro

Margina šuma

Umjereno

Visoko

Niska

TPD u ns

1,5 do 30

1 do 210

1 do 4

Takt u MHz

35

10

> 60

Snaga / izlaz u mWatt

10

0,0025

40 do 55

Lik zasluga

100

0,7

40 do 50

Tranzistor-tranzistorski logički pretvarač

Tranzistorski tranzistorski logički uređaji (TTL) zamijenili su diodnu tranzistorsku logiku (DTL) jer rade brže i jeftiniji su u radu. NAND IC s četverostrukim ulazom koristi uređaj od 7400 TTL za dizajn širokog spektra krugova koji se koristi kao pretvarač.

Gornji dijagram kruga koristi NAND vrata unutar IC. Dakle, odaberite prekidač A da biste aktivirali sklop, a zatim ćete primijetiti da će se obje LED diode u krugu isključiti. Kad je izlaz nizak, tada bi ulaz trebao biti visok. Nakon toga odaberite prekidač B, a zatim će se uključiti obje LED diode.

Kad je prekidač A odabrao, tada će oba ulaza NAND ulaza biti visoka, što znači da će izlaz logičkih ulaza biti manji. Kad je odabrana sklopka B, ulazi dugo neće biti visoki i LED diode će se upaliti.

Prednosti i nedostatci

Prednosti nedostataka TTL-a uključuju sljedeće.

Glavna prednost TTL-a je što se lako možemo povezati s drugim krugovima i sposobnošću generiranja teških logičkih funkcija zbog određenih razina napona, kao i dobrih margina šuma TTL ima dobre značajke poput ulaska ventilatorom, što znači broj i / p signala koji može se prihvatiti putem ulaza.

TTL je uglavnom imun na štete zbog nepokretnih pražnjenja električne energije koja nisu poput CMOS-a, a u usporedbi s CMOS-om oni su ekonomični. Glavni nedostatak TTL-a je velika iskorištenost struje. Visoki trenutni zahtjevi TTL-a mogu dovesti do uvredljivog funkcioniranja jer će o / p stanja biti isključena. Čak i s različitim verzijama TTL-a koje imaju malu trenutnu potrošnju bit će konkurentne CMOS-u.

Dolaskom CMOS-a TTL aplikacije zamijenjene su CMOS-om. Ali, TTL se i dalje koristi u aplikacijama jer su prilično robusne i logička vrata su prilično jeftina.

TTL aplikacije

Primjene TTL-a uključuju sljedeće.

  • Koristi se u aplikaciji kontrolera za pružanje 0 do 5Vs
  • Koristi se kao sklopni uređaj u svjetlima i relejima za vožnju
  • Koristi se u procesorima od mini računala poput DEC VAX-a
  • Koristi se u pisačima i terminalima za video prikaz

Dakle, ovdje se radi o svemu pregled TTL-a ili tranzistor-tranzistorska logika . To je skupina IC-a koja zadržava logička stanja, kao i postizanje prebacivanja pomoću BJT-a. TTL je jedan od razloga što se IC-i toliko upotrebljavaju jer su jeftini, brži i imaju visoku pouzdanost u usporedbi s TTL-om i DTL-om. TTL koristi tranzistore kroz nekoliko odašiljača u vratima koji imaju nekoliko ulaza. Evo, pitanje je za vas, koje su podkategorije tranzistor-tranzistorska logika?