Logica tranzistor-tranzistor ( TTL , TTL ) este un fel de circuite logice digitale construite pe baza tranzistoarelor și rezistențelor bipolare. Denumirea tranzistor-tranzistor a apărut din faptul că tranzistoarele sunt utilizate atât pentru a îndeplini funcții logice (de exemplu, ȘI , SAU ), cât și pentru a amplifica semnalul de ieșire (spre deosebire de logica rezistor-tranzistor și diodă-tranzistor ).
Cel mai simplu element TTL de bază realizează o operațiune logică ȘI-NU , în principiu repetă structura microcircuitelor DTL și , în același timp, prin utilizarea unui tranzistor cu mai multe emițători, combină proprietățile unei diode și ale unui amplificator tranzistor, ceea ce permite pentru a crește viteza, a reduce consumul de energie și a îmbunătăți tehnologia de fabricare a microcircuitelor .
TTL a devenit larg răspândit în computere , instrumente muzicale electronice, precum și în instrumentație și automatizare (I&C). Datorită utilizării pe scară largă a TTL, circuitele de intrare și ieșire ale echipamentelor electronice sunt adesea făcute compatibile electric cu TTL. Tensiunea maximă în circuitele TTL poate fi de până la 24 V , cu toate acestea, acest lucru duce la un nivel mare de semnal fals. Un nivel suficient de scăzut al unui semnal fals, menținând în același timp o eficiență suficientă, este atins la o tensiune de 5 V , prin urmare această valoare a fost inclusă în reglementările tehnice TTL.
TTL a devenit popular printre designerii de sisteme electronice după ce Texas Instruments a introdus seria 7400 de circuite integrate în 1965 . Această serie de microcircuite a devenit standardul industriei, dar microcircuitele TTL sunt produse și de alte companii. Mai mult, Texas Instruments nu a fost primul care a început să producă microcircuite TTL, Sylvania și Transitron au început-o puțin mai devreme . Cu toate acestea, seria Texas Instruments 74 a devenit standardul industriei, ceea ce se datorează în mare măsură capacității mari de producție a Texas Instruments, precum și eforturilor sale de a promova seria 74. repetă produsele altor companii ( Advanced Micro Devices , seria 90/9N/9L/9H/9S Fairchild , Harris , Intel , Intersil , Motorola , National etc.).
Importanța TTL constă în faptul că microcircuitele TTL s-au dovedit a fi mai potrivite pentru producția de masă și, în același timp, au depășit seria de microcircuite produse anterior ( logica rezistor-tranzistor și diodă-tranzistor ) din punct de vedere al parametrilor.
Principiul de funcționare a TTL cu un invertor simplu :
Tranzistoarele bipolare pot funcționa în următoarele moduri: cutoff, saturație, normal activ, invers activ. În modul activ invers, joncțiunea emițătorului este închisă și joncțiunea colectorului este deschisă. În modul activ invers, câștigul de curent al tranzistorului este mult mai mic decât în modul normal, datorită asimetriei proiectării joncțiunilor colector de bază și emițător bază, în special datorită diferenței dintre zonele lor și gradul de dopaj al straturilor colectoare și emițătoare ale semiconductorului (pentru detalii despre modurile de funcționare ale unui tranzistor bipolar, vezi Tranzistor bipolar ).
La potențial zero la orice emițător al tranzistorului multiemițător VT1, acesta funcționează în modul normal de saturație, deoarece curentul rezistorului R1 curge în bază, astfel încât potențialul colectorului VT1 și al bazei VT2 este aproape de zero (V be1 = (A|B=0) + 0,7V ≱ V bk1 + V be2 , descris în acest articol în limba engleză), ceea ce pune VT2 în modul cutoff, prin urmare, pe colectorul VT2, potențialul este aproape de potențialul sursa de alimentare V cc , - la ieșirea elementului, logica 1. În această stare, modificarea potențialului altui emițător nu modifică starea elementului. Prin emițătorul (intrarea) conectat la „sol” curentul curge la pământ I \u003d ( V cc - 0,7) / R1, 0,7 V - cădere de tensiune la joncțiunea emițătorului polarizat direct VT1.
Dacă opriți toți emițătorii sau le aplicați tensiuni logice 1 (mai mult de 2,4 V ), atunci prin joncțiunea colectorului polarizat direct VT1, curentul rezistorului R1, I = ( V cc - 1,4) / R1, 1 , va curge în baza VT2, 4 V - suma căderilor de tensiune la joncțiunea emițătorului polarizat direct VT2 și joncțiunea colector polarizat direct VT1, în timp ce VT2 intră în saturație, potențialul colectorului său devine aproape de zero (0 logic ).
Astfel, ieșirea va fi 0 logic doar dacă toate intrările au o stare de 1 logic, aceasta corespunde funcției logice NAND.
TTL are o viteza crescuta fata de logica DTL, chiar daca tranzistoarele folosite au aceeasi viteza. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când ieșirea trece de la starea zero logic la 1 logic, tranzistorul părăsește saturația, purtătorii minoritari acumulați în baza VT2 nu numai că se dizolvă spontan, ci se scurg și în colectorul VT1 saturat ( după cum sa spus anterior, potențialul său este aproape de zero). Latența tipică per element a circuitelor integrate TTL din seria timpurie este de aproximativ 22 ns .
Unele microcircuite din fiecare serie TTL sunt realizate fără un rezistor R2, iese un colector VT2, așa-numitele elemente „ colector deschis ”. Un grup de aceste ieșiri poate fi conectat electric prin furnizarea unui singur rezistor extern conectat la V cc la celălalt capăt, realizând astfel funcția logică „ȘI” - o astfel de conexiune este uneori numită „ȘI cu fir”. Pe schemele de circuite electrice, un simbol suplimentar este utilizat în simbolul pentru elementele cu colector deschis.
Logica TTL (ca TTLSH) este un succesor direct al DTL și folosește același principiu de funcționare. Tranzistorul TTL de intrare (spre deosebire de cel obișnuit) are mai mulți emițători, de obicei de la 2 la 8. Acești emițători acționează ca diode de intrare (în comparație cu DTL). Tranzistorul multi-emițător, în comparație cu ansamblul diodelor individuale utilizate în circuitele DTL, ocupă mai puțin spațiu pe cip și oferă viteză mai mare. De remarcat că în microcircuitele TTLSH, pornind de la seria 74LS, în locul unui tranzistor multiemițător, se folosește un ansamblu de diode Schottky (seria 74LS) sau tranzistoare PNP în combinație cu diode Schottky (seria 74AS, 74ALS), deci că de fapt a existat o revenire la DTL. Doar seriile 74, 74H, 74L, 74S, care conțin un tranzistor cu mai mulți emițători, sunt denumite pe bună dreptate TTL. Toate seriile ulterioare ale unui tranzistor multi-emițător nu conțin, de fapt, sunt DTL și se numesc TTLSH (TTL Schottky) doar „în mod tradițional”, fiind o dezvoltare a DTL .
Logica tranzistor-tranzistor cu diode Schottky ( TTLSh )
TTLSH folosește diode Schottky, în care bariera Schottky nu permite tranzistorului să intre în modul de saturație, drept urmare capacitatea de difuzie este mică, iar întârzierile de comutare sunt mici, iar viteza este mare. O astfel de combinație (un tranzistor bipolar-diodă Schottky într-un circuit de colector de bază) este considerată o componentă separată - un tranzistor Schottky - și are propria sa denumire pe diagramele circuitelor electrice.
Logica TTLSH diferă de TTL prin prezența diodelor Schottky în circuitele colectoare de bază, care elimină saturația tranzistorului, precum și prezența diodelor Schottky de amortizare la intrări (rar la ieșiri) pentru a suprima zgomotul de impuls generat din cauza reflexii în linii lungi de comunicație (lung este considerat linie, timpul de propagare a semnalului în care este mai mare decât durata frontului său, pentru cele mai rapide microcircuite TTLSH, linia devine lungă, începând cu o lungime de câțiva centimetri).
Cifrele dintre paranteze sunt timpii tipici de întârziere (Tpd) și consumul de energie (Pd) pentru fiecare serie, luate din Texas Instruments ' SDAA010.PDF , cu excepția 74F, pentru care datele sunt preluate din AN-661 de la Fairchild.
Prefixul seriei „74” desemnează o versiune comercială a microcircuitelor , „54” - industrială sau militară, cu un interval extins de temperatură de -55 ° C ... +125 ° C. Tipul de pachet este de obicei indicat de ultima literă din denumire, de exemplu, pentru Texas Instruments, tipul de pachet DIP din plastic este codificat cu litera N (SN7400N).
K131LA3, Uzina Electronpribor, Fryazino
133LA3 versiune militară, planta „Planeta” Veliky Novgorod
KM155LA3, fabrica „Integral” Minsk
I533KP11, planta "Svetlana" Sankt Petersburg
B533TM2 într-un purtător de cristal, uzina Mezon, Chișinău
În timpul funcționării logicii TTL, se observă explozii destul de puternice de curenți (în special la ieșire), care pot crea pickup-uri parazite pe circuitele de alimentare, ducând la defecțiuni ale elementelor TTL în sine. Pentru a combate acest fenomen, trebuie respectate următoarele reguli:
Nu toate intrările disponibile ale unui element TTL sunt întotdeauna utilizate într-un anumit circuit. Dacă, conform logicii de funcționare, este necesar un semnal zero la intrare, atunci intrările neutilizate sunt conectate la un fir comun.
| Chip-uri logice | |
|---|---|