Hva er Transistor Transistor Logic (TTL) & Its Working

Logiske porter som NAND, NOR brukes i daglige applikasjoner for å utføre logiske operasjoner. Portene er produsert ved hjelp av halvledere som BJT, dioder eller FET. Different Gate er konstruert ved hjelp av integrerte kretser. Digitale logikkretser produseres avhengig av den spesifikke kretsteknologien eller logikkfamiliene. De forskjellige logikkfamiliene er RTL (Resistor Transistor Logic), DTL (Diode Transistor Logic), TTL (Transistor-Transistor Logic), ECL (Emitter Coupled Logic) & CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic). Av disse brukes RTL og DTL sjelden. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over a Transistor-Transistor Logic eller TTL .

Transistor-Transistor Logikk Historie

TTL- eller Transistor-Transistor Logic-logikken ble oppfunnet i 1961 av 'James L. Buie fra TRW'. Den er egnet for utvikling av nye integrerte kretser. Det faktiske navnet på denne TTL er TCTL, som betyr transistorkoblet transistorlogikk. I 1963 ble de første kommersielle TTL-enhetene produsert av “Sylvania” kjent som SUHL eller ‘Sylvania Universal High-Level Logic-familien’.

Etter at instrumenteringeniørene i Texas lanserte 5400-serien IC-er i 1964 med rekkevidden av militær temperatur, ble Transistor-Transistor Logic veldig populær. Etter det ble 7400-serien lansert gjennom et smalere utvalg i 1966.

De kompatible delene av de 7400 familiene som ble lansert av Texas-instrumenter ble designet av flere selskaper som National Semiconductor, AMD, Motorola, Intel, Fairchild, Signetics, Intersil, Mullard, SGS-Thomson, Siemens, Rifa, etc. Den eneste produsenten selskap som IBM ble lansert ikke-kompatible kretsløp med TTL for eget bruk.

Transistor-Transistor Logic ble brukt på mange bipolare logikkgenerasjoner ved å sakte forbedre hastigheten så vel som strømutnyttelsen over to tiår. Vanligvis inneholder hver TTL-brikke hundrevis av transistorer. Generelt fungerer funksjonene i en enkelt pakke fra logiske porter til en mikroprosessor.
Den første PC-en som Kenbak-1 ble brukt Transistor-Transistor Logic for CPU-en sin som et alternativ til en mikroprosessor. I år 1970 ble Datapoint 2200 brukt TTL-komponenter, og det var basen for 8008 og etter det x86 instruksjonssettet.

GUI introdusert av Xerox alt i år 1973, så vel som Star-arbeidsstasjoner i år 1981, ble brukt TTL-kretser som er innlemmet på nivået av ALU.

Hva er Transistor-Transistor Logic (TTL)?

Transistor-Transistor Logic (TTL) er en logisk familie som består av BJTs (bipolare junction transistors). Som navnet antyder, utfører transistoren to funksjoner som logikk og forsterkning. De beste eksemplene på TTL er logiske porter, nemlig 7402 NOR-porten og 7400 NAND-porten.

TTL-logikk inkluderer flere transistorer som har flere emittere samt flere innganger. Typene TTL eller transistor-transistorlogikk inkluderer hovedsakelig Standard TTL, Fast TTL, Schottky TTL, High power TTL, Low power TTL & Advanced Schottky TTL.

Utformingen av TTL-logiske porter kan gjøres med motstander og BJT-er. Det er flere varianter av TTL som er utviklet for forskjellige formål, for eksempel de strålingsherdede TTL-pakkene for romapplikasjoner og Schottky-dioder med lav effekt som kan gi en utmerket kombinasjon av hastighet og mindre strømforbruk.

Typer transistor-transistorlogikk

TTL er tilgjengelig i forskjellige typer, og klassifiseringen er basert på utdataene som følger.

• Standard TTL
• Rask TTL
• Schottky TTL
• High Power TTL
• TTL med lav effekt
• Avansert Schottky TTL.

TTL med lav effekt fungerer med en 33ns byttehastighet for å redusere strømforbruket som 1 mW. For øyeblikket ble dette erstattet gjennom CMOS-logikk. Høyhastighets TTL har raskere bytte sammenlignet med normal TTL som 6ns. Imidlertid har den høy effektavledning som 22 mW.

Schottky TTL ble lansert i år 1969 og brukes til å unngå lagring av ladning for å forbedre byttetiden ved å bruke Schottky-diodeklemmer ved portterminalen. Disse portterminalene fungerer i 3ns, men det inkluderer høy effektavledning som 19 mW

TTL med lav effekt bruker høye motstandsverdier fra TTL med lav effekt. Schottky-diodene vil gi en god blanding av hastighet, samt redusert effektutnyttelse som 2 mW. Dette er den mest generelle typen TTL, brukt som limlogikk i mikrocomputere, erstatter i utgangspunktet de tidligere underfamiliene som L, H & S.

Den raske TTL brukes til å øke overgangen fra lav til høy. Disse familiene oppnådde PDP på ​​4pJ og 10 pJ, tilsvarende. LVTTL eller lavspent TTL for 3,3 V strømforsyninger samt minnegrensesnitt.

De fleste av designerne tilbyr kommersielle så vel som omfattende temperaturområder. For eksempel varierer temperaturområdet til 7400 seriedeler fra Texas Instruments fra 0 - 70 ° C, så vel som 5400-serie temperaturområdet fra −55 til +125 ° C. Delene med høy pålitelighet og spesiell kvalitet er tilgjengelige for romfart og militære applikasjoner, mens strålingsapparatene fra SNJ54-serien brukes i romapplikasjoner.

Kjennetegn ved TTL

Egenskapene til TTL inkluderer følgende.

1. Vifte ut: Antall belastninger som en GATE kan kjøre uten å påvirke dens vanlige ytelse. Med belastning mener vi mengden strøm som kreves av inngangen til en annen port som er koblet til utgangen til den gitt porten.
2. Kraftspredning: Den representerer mengden strøm som trengs av enheten. Det måles i mW. Det er vanligvis produktet av forsyningsspenningen og mengden gjennomsnittlig strøm som trekkes når utgangen er høy eller lav.
3. Forplantningsforsinkelse: Den representerer overgangstiden som går når inngangsnivået endres. Forsinkelsen som oppstår for utgangen for å gjøre overgangen er forplantningsforsinkelsen.
4. Støymargin: Den representerer mengden støyspenning som er tillatt på inngangen, noe som ikke påvirker standardutgangen.
   

Klassifisering av transistor-transistorlogikk

Det er en logisk familie som består helt av transistorer. Den benytter en transistor med flere emittere. Kommersielt begynner det med 74-serien som 7404, 74S86, etc. Den ble bygget i 1961 av James L Bui og kommersielt brukt i logisk design i 1963. TTL-er klassifiseres basert på utdataene.

Åpne Collector Output

Hovedfunksjonen er at produksjonen er 0 når den er lav og flytende når den er høy. Vanligvis kan en ekstern Vcc brukes.

Åpne samlerutgang fra transistor-transistorlogikk

Transistor Q1 oppfører seg som en klynge av dioder plassert rygg mot rygg. Med hvilken som helst inngang ved lav logikk, er det tilsvarende emitter-basekrysset forspent, og spenningsfallet over basen til Q1 er rundt 0,9 V, ikke nok til at transistorene Q2 og Q3 kan lede. Dermed er utgangen enten flytende eller Vcc, dvs. høyt nivå.

Tilsvarende, når alle inngangene er høye, er alle base-emitter-kryssene til Q1 omvendt forspent og transistoren Q2 og Q3 får nok basestrøm og er i metningsmodus. Utgangen er logisk lav. (For at en transistor skal gå til metning, skal kollektorstrømmen være større enn β ganger basisstrømmen).

applikasjoner

Anvendelsene av åpen kollektorutgang inkluderer følgende.

• I kjørelys eller relé
• I å utføre kablet logikk
• Ved bygging av et felles bussystem

Totem Pole Output

Totem Pole betyr tilsetning av en aktiv trekk opp kretsen i utgangen til porten, noe som resulterer i en reduksjon av forplantningsforsinkelse.

Totem Pole Output TTL

Logikkoperasjonen er den samme som åpen kollektorutgang. Bruk av transistorer Q4 og diode er for å gi rask lading og utlading av parasittkapasitans over Q3. Motstanden brukes til å holde utgangsstrømmen til en sikker verdi.

Three State Gate

Det gir 3 tilstandsutdata som følgende

• Lavt nivå når en nedre transistor er PÅ og en øvre transistor er AV.
• Høyt nivå når den nedre transistoren er AV og den øvre transistoren er PÅ.
• Tredje tilstand når begge transistorer er AV. Den tillater direkte ledningstilkobling av mange utganger.

Three State Gate Transistor-Transistor Logic

TTL-familiefunksjoner

Funksjonene i TTL-familien inkluderer følgende.

• Logisk lavt nivå er på 0 eller 0.2V.
• Logisk høyt nivå er på 5V.
• Typisk vifte ut av 10. Det betyr at den maksimalt kan støtte 10 porter ved utgangen.
• En grunnleggende TTL-enhet trekker en effekt på nesten 10 mW, noe som reduseres ved bruk av Schottky-enheter.
• Den gjennomsnittlige forplantningsforsinkelsen er omtrent 9ns.
• Støymargen er ca 0,4V.

Serie TTL IC

TTL IC-er starter for det meste med 7-serien. Den har 6 underfamilier gitt som:

1. Low Power-enhet med en forplantningsforsinkelse på 35 ns og strømavledning på 1mW.
2. Lav effekt Schottky enhet med en forsinkelse på 9ns
3. Avansert Schottky-enhet med en forsinkelse på 1,5 ns.
4. Avansert Schottky med lav effekt enhet med en forsinkelse på 4 ns og spenning på 1 mW.

I en hvilken som helst TTL-enhetsnomenklatur angir de to første navnene navnet på underfamilien enheten tilhører. De to første sifrene angir temperaturområdet. De to neste alfabetene indikerer underfamilien enheten tilhører. De to siste sifrene indikerer logikkfunksjonen som brikken utfører. Eksemplene er 74LS02- 2 verken inngang NOR gate, 74LS10- Triple 3 inngang NAND gate.

Typiske TTL-kretser

Logic Gates brukes i det daglige i applikasjoner som tørketrommel, datamaskinskriver, dørklokke, etc.

De tre grunnleggende logikkportene implementert ved hjelp av TTL-logikk er gitt nedenfor: -

NOR Gate

Anta at inngang A er logisk høy, den korresponderende transistorens emitter-basekryss er omvendt forspent, og basekollektorkrysset er forspent. Transistor Q3 får basestrøm fra forsyningsspenningen Vcc og går til metning. Som et resultat av den lave kollektorspenningen fra Q3, går transistoren Q5 av og på den annen side, hvis en annen inngang er lav, blir Q4 avskåret og tilsvarende Q5 blir kuttet og utgangen er koblet direkte til bakken gjennom transistoren Q3 . På samme måte, når begge inngangene er logiske lave, vil utgangen være på logisk høy.

NOR Gate TTL

IKKE Gate

Når inngangen er lav, er det korresponderende base-emitter-krysset forspent, og basesamlerkrysset er reversert forspent. Som et resultat blir transistor Q2 kuttet av og også transistor Q4 blir kuttet av. Transistor Q3 går til metning og diode D2 begynner å lede og utgang er koblet til Vcc og går til logikk høyt. Tilsvarende, når inngangen er logisk høy, er utgangen logisk lav.

IKKE Gate TTL

TTL-sammenligning med andre logiske familier

Generelt bruker TTL-enheter mer strøm sammenlignet med CMOS-enheter, men strømutnyttelsen forbedres ikke gjennom klokkehastighet for CMOS-enheter. Sammenlignet med nåværende ECL-kretser bruker transistor-transistorlogikk lav effekt, men har enkle designregler, men den er betydelig tregere.

Produsenter kan forene TTL- og ECL-enheter i samme system for å oppnå best ytelse, men enheter som nivåforskyvning er nødvendig blant de to logikkfamiliene. TTL er lite følsom for skade fra elektrostatisk utladning sammenlignet med tidlige CMOS-enheter.

På grunn av TTL-enhetens o / p-struktur er o / p-impedansen asymmetrisk blant lave og høye tilstander for å gjøre dem upassende for å drive overføringslinjer. Vanligvis overvinner denne ulempen ved å buffere o / p ved hjelp av spesielle linjedriverenheter der signaler krever overføring gjennom kabler.

Den totempolede o / p-strukturen til TTL har ofte en rask overlapping når både de øvre og nedre transistorer ledes, noe som resulterer i et betydelig strømsignal fra strømforsyningen.

Disse signalene kan koble sammen med flere IC-pakker, noe som resulterer i lavere ytelse og redusert støymargin. Generelt bruker TTL-systemene en frakoblingskondensator for hver ellers to IC-pakker, slik at et strømsignal fra en TTL-brikke ikke reduserer spenningsforsyningsspenningen til en annen øyeblikkelig.

For tiden leverer mange designere CMOS-logikkekvivalenter gjennom TTL-kompatible i / p & o / p-nivåer gjennom delenumre som er relatert til den tilsvarende TTL-komponenten inkludert de samme pinouts. Så for eksempel vil 74HCT00-serien gi flere innfallsvalg for 7400 bipolare seriedeler, men bruker CMOS-teknologi.

Sammenligningen av TTL med andre logiske familier med hensyn til forskjellige spesifikasjoner inkluderer følgende.

Transistor-Transistor Logic Inverter

Transistor Transistor Logic (TTL) -enhetene har erstattet diodetransistorlogikk (DTL) ettersom de fungerer raskere og er billigere å fungere. NAND IC med Quad 2-inngang bruker en 7400 TTL-enhet for å designe et bredt spekter av kretser som brukes som en inverter.

Kretsskjemaet ovenfor bruker NAND-porter innenfor IC. Så velg bryter A for å aktivere kretsen, så kan du merke at begge lysdiodene i kretsen vil slå seg av. Når utgangen er lav, skal inngangen være høy. Deretter velger du bryteren B, så lyser begge LED-lampene.

Når bryter A har valgt, vil begge inngangene til NAND-porten være høye, noe som betyr at utgangen fra de logiske portene vil være mindre. Når bryter B er valgt, vil ikke inngangene være høye i lang tid, og lysdiodene vil slå seg på.

Fordeler og ulemper

Fordelene ved ulemper med TTL inkluderer følgende.

Den største fordelen med TTL er at vi enkelt kan grensesnitt med andre kretser og muligheten til å generere vanskelige logiske funksjoner på grunn av visse spenningsnivåer samt gode støymarginer TTL har gode funksjoner som fan-in, noe som betyr antall i / p-signaler som kan aksepteres gjennom innspill.

TTL er hovedsakelig immun mot skader fra stasjonære elektrisitetsutslipp, ikke som CMOS, og sammenlignet med CMOS er disse økonomiske. Den største ulempen med TTL er høy strømutnyttelse. TTLs høye nåværende krav kan føre til støtende funksjon fordi o / p-tilstander blir slått av. Selv med forskjellige TTL-versjoner som har lavt strømforbruk, vil det være konkurransedyktig med CMOS.

Med ankomsten av CMOS er TTL-applikasjoner erstattet gjennom CMOS. Men TTL brukes fremdeles i applikasjoner fordi de er ganske robuste og de logiske portene er ganske billige.

TTL-applikasjoner

Søknadene om TTL inkluderer følgende.

• Brukes i kontrollerprogram for å levere 0 til 5 V
• Brukes som koblingsenhet i kjørelys og relé
• Brukes i prosessorer av mini-datamaskiner som DEC VAX
• Brukes i skrivere og videoterminaler

Dermed handler dette om en oversikt over TTL eller Transistor-Transistor logikk . Det er en gruppe IC-er som holder logiske tilstander samt å oppnå bytte ved hjelp av BJT-er. TTL er en av grunnene til at IC-er blir så mye brukt fordi de er billige, raskere og høy pålitelighet sammenlignet med TTL og DTL. En TTL bruker transistorer gjennom flere emittere i porter som har flere innganger. Her er et spørsmål til deg, hva er underkategoriene av transistor-transistorlogikk?