Что называют транзисторно транзисторной логикой
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Транзисторно-транзисторная логика
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резистивно-транзисторной и диодно-транзисторной логики).
ТТЛ получила широкое распространение в компьютерах, электронных музыкальных инструментах, а также в КИПиА (контрольно-измерительной аппаратуре и автоматике). Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ. Максимальное напряжение в схемах с ТТЛ может достигать 24В, однако это приводит к большому уровню паразитного сигнала. Достаточно малый уровень паразитного сигнала при сохранении достаточной эффективности достигается при напряжении 5В, поэтому данная цифра и вошла в технический регламент ТТЛ.
Важность ТТЛ заключается в том, что ТТЛ-микросхемы оказались более пригодны для массового производства и при этом превосходили по параметрам ранее выпускавшиеся серии микросхем (резистивно-транзисторная и диодно-транзисторная логика).
ТТЛ с простым инвертором
ТТЛ с простым инвертором. Схема элемента («НЕ»), представлена на рисунке 1. Логические уровни ТТЛ: лог. 0 – U 0 ≤ 0,4 В; лог. 1 – U 1 ≥ 2,4 В.
Передаточная характеристика представленной схемы показана на рисунке 2. Входная характеристика и представлена на рисунке 3. При U вх = 0 …0,7 В входной ток уменьшается по абсолютной величине. Наклон характеристики обусловлен сопротивлением R1. При увеличении U вх > 0,7 В, транзистор VT1 в активном режиме, что и обуславливает вид входной характеристики.
Чаще всего в схеме ТТЛ используется многоэмиттерный транзистор VT1 (рисунок 4). При этом работа элемента ТТЛ («И-НЕ») аналогична схеме с одноэмиттерным VT1: если хотя бы на одном входе лог. 0, то VT1 в насыщении, то на выходе лог. 1.
Рассмотренная простейшая схема ТТЛ имеет ряд недостатков. При последовательном включении таких элементов, когда к выходу подключается эмиттерные электроды, уменьшается напряжение высокого уровня (лог. 1) и соответственно снижается нагрузочная способность элемента. Кроме того, такая простейшая схема элемента ТТЛ имеет малую помехоустойчивость по отношению к уровню положительной помехи. Для улучшения этих параметров используют схемы ТТЛ со сложным инвертором.
ТТЛ со сложным инвертором
Схема ТТЛ со сложным инвертором (рисунок 5), так же как и схема с простым инвертором и многоэмиттерным транзистором, осуществляет логическую операцию «И-НЕ».
3.6 (В). Это соответствует пределам лог.1. При увеличении тока нагрузки схемы выходное напряжение падает прямо пропорционально току из-за падения напряжения на резисторе R4.
Транзисторно-транзисторная логика
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики).
Простейший базовый элемент ТТЛ выполняет логическую операцию И-НЕ, в принципе повторяет структуру ДТЛ микросхем и в то же время за счёт использования многоэмиттерного транзистора, объединяет свойства диода и транзисторного усилителя что позволяет увеличить быстродействие и энергопотребление, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхемы.
ТТЛ получила широкое распространение в компьютерах, электронных музыкальных инструментах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре и автоматике (КИПиА). Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ. Максимальное напряжение в схемах с ТТЛ может достигать 24В, однако это приводит к большому уровню паразитного сигнала. Достаточно малый уровень паразитного сигнала при сохранении достаточной эффективности достигается при напряжении 5В, поэтому данная цифра и вошла в технический регламент ТТЛ.
ТТЛ стала популярной среди разработчиков электронных систем после того, как в 1965 году фирма Texas Instruments представила серию интегральных микросхем 7400. Данная серия микросхем стала промышленным стандартом, но ТТЛ-микросхемы производятся и другими компаниями. Более того, фирма Texas Instruments не была первой, кто начал выпуск ТТЛ микросхем, несколько ранее его начали фирмы Sylvania и Transitron. Тем не менее промышленным стандартом стала именно серия 74 фирмы Texas Instruments, что в значительной мере объясняется большими производственными мощностями фирмы Texas Instruments, а также её усилиями по продвижению серии 74. Поскольку биполярные интегральные ИМС серии 74 фирмы Texas Instruments стали наиболее распространёнными, их функционально и параметрически повторяет продукция других фирм (Advanced Micro Devices, серия 90/9N/9L/9H/9S Fairchild, Harris, Intel, Intersil, Motorola, National и т.д).
Важность ТТЛ заключается в том, что ТТЛ-микросхемы оказались более пригодны для массового производства и при этом превосходили по параметрам ранее выпускавшиеся серии микросхем (резисторно-транзисторная и диодно-транзисторная логика).
Содержание
Принцип работы
Принцип работы ТТЛ с простым инвертором:
Биполярные транзисторы могут работать в режимах: отсечки, нормально активный, инверсно активный и насыщения. В инверсно активном режиме эмиттерный переход закрыт, а коллекторный переход открыт. В инверсном режиме коэффициент усиления транзистора значительно меньше, чем в нормальном режиме, из-за несимметричного конструктивного исполнения переходов база-коллектор и база-эмиттер.
При нулевом уровне на любом входе многоэмиттерного транзистора VT1 (на упрощённой схеме — справа) он работает в нормальном режиме и формирует на базе VT2 потенциал близкий к нулю. В этом состоянии неосновные носители из базы VT2 рассасываются не только через коллектор, но и через открытый VT1.
Если ноль подаётся на один из входов VT1, то наблюдается максимальный входной ток I=(E-0,7)/R1. В этом случае через другие эмиттерные переходы может наблюдаться паразитный ток. Чтобы он не был слишком велик неиспользуемые входы элемента присоединяются к источнику питания +5В, −5В через резистор с сопротивлением 1кОм, который может работать на 10 входов ТТЛ. Если свободные входы не подключаются ни к чему, то логика работы схемы сохраняется но паразитная ёмкость входных цепей будет уменьшать быстродействие цепи из расчёта 2 нс на 1 вход. Свободные входы могут воспринимать сигнал помехи, который может привести к сбою в работе схемы.
Если на все входы поступает уровень логической единицы, то VT1 окажется инверсно-включенным, ток R1 течёт через коллектор VT1 в базу VT2, на выходе формируется нуль.
Если резистор R2 не используется, то мы имеем дело с элементом с открытым коллектором, у которого в условном обозначении используется дополнительный символ.
.JPG "200px 3%D0%98 %D0%9D%D0%95 74LS(%D0%9A555)")
ТТЛ-логика (как и ТТЛШ) является прямым наследником ДТЛ и использует тот же принцип действия. Входной ТТЛ-транзистор (в отличие от обычного) имеет несколько, обычно от 2 до 8, эмиттеров. Эти эмиттеры выполняют роль входных диодов (если сравнивать с ДТЛ). Многоэмиттерный транзистор по сравнению с применявшейся в схемах ДТЛ сборкой из отдельных диодов занимает меньше места на кристалле и обеспечивает более высокое быстродействие. Следует отметить, что в микросхемах ТТЛШ, начиная с серии 74LS, вместо многэмиттерного транзистора используется сборка диодов Шоттки (серия 74LS) или PNP транзисторы в сочетании с диодами Шоттки (серии 74AS, 74ALS), так что фактически произошёл возврат к ДТЛ. Название ТТЛ заслуженно носят лишь серии 74, 74H, 74L, 74S, содержащие многоэмиттерный транзистор. Все более поздние серии многоэмиттерного транзистора не содержат, фактически являются ДТЛ и носят название ТТЛШ (ТТЛ Шоттки) лишь «по традиции», будучи развитием именно ДТЛ.
Транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки (ТТЛШ)
В ТТЛШ используются транзисторы Шоттки, в которых барьер Шоттки не позволяет транзистору войти в режим насыщения в результате чего диффузионная ёмкость мала и задержки переключения малы, а быстродействие высокое.
ТТЛШ-логика отличается от ТТЛ наличием диодов Шоттки в цепях база — коллектор, что исключает насыщение транзистора, а также наличием демпфирующих диодов Шоттки на входах (редко на выходах) для подавления импульсных помех, образующихся из-за отражений в длинных линиях связи (длинной считается линия, время распространения сигнала в которой больше длительности его фронта, для самых быстрых ТТЛШ микросхем линия становится длинной начиная с длины в несколько сантиметров).
Разновидности
Серии ТТЛ-микросхем зарубежного производства
В скобках указаны типовые значения времени задержки (Tpd) и потребляемой мощности (Pd) для каждой серии, взятые из документа SDAA010.PDF фирмы Texas Instruments, кроме 74F, для которой данные взяты из AN-661 фирмы Fairchild.
Префикс серии «74» обозначает коммерческий вариант микросхем, «54» — военный, с расширенным температурным диапазоном. Тип корпуса как правило указывается последней буквой в обозначении, например для Texas Instruments тип корпуса пластиковый DIP кодируется буквой N.
Серии ТТЛ-микросхем отечественного производства
См. также
Ссылки
kozak/ttl/ttlh01.htm Справочник по стандартным цифровым ТТЛ микросхемам
 Микросхемы, производившиеся в СССР | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Технологии | РТЛ • ДТЛ • ТТЛ • ЭСЛ • N-МОП • КМОП • И 3 Л | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Система обозначения по ГОСТ 18682-73 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тип корпуса (ГОСТ 17467-72) | Тип 1 • Тип 2 • Тип 3 • Тип 4 • | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Производители | Ангстрем • Алмаз • ВНИИС • ЕРЗ • ИРЗ • Интеграл • Полёт • МНИИПА • НИИЭТ • МЦСТ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
Полезное
Смотреть что такое «Транзисторно-транзисторная логика» в других словарях:
транзисторно-транзисторная логика — loginis tranzistorinis tranzistorinis grandynas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. transistor transistor logic vok. Transistor Transistor Logik, f rus. транзисторно транзисторная логика, f; транзисторно транзисторная логическая … Radioelektronikos terminų žodynas
транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — loginis Šotkio diodinis tranzistorinis tranzistorinis grandynas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. Schottky diode transistor transistor logic; Schottky diode Schottky transistor transistor logic vok. Schottky Dioden Transistor… … Radioelektronikos terminų žodynas
маломощная транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — loginis mažos galios Šotkio diodinis tranzistorinis tranzistorinis grandynas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. low power Schottky diode Schottky transistor transistor logic vok. Kleinleistungs Schottky Dioden Transistor… … Radioelektronikos terminų žodynas
транзисторно-транзисторная логическая схема — loginis tranzistorinis tranzistorinis grandynas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. transistor transistor logic vok. Transistor Transistor Logik, f rus. транзисторно транзисторная логика, f; транзисторно транзисторная логическая … Radioelektronikos terminų žodynas
Диодно-транзисторная логика — Упрощённая схема двухвходового ДТЛ элемента 2И НЕ. Диодно транзисторная логика (ДТЛ), англ. Diode–transistor logic (DTL)  … Википедия
Резисторно-транзисторная логика — Элемент 2ИЛИ НЕ на основе РТЛ (в позитивной логике) Резисторно транзисторная логика (РТЛ) технология построения логических электронных схем на базе простых транзисторных ключей. Содержание 1 Устройство и … Википедия
Интегрально-инжекционная логика — Упрощенная схема И2Л инвертора Интегрально инжекционная логика (ИИЛ, И2Л, И3Л, I2L) технология построения логических элементов на биполярных транзисторах. Интегрально инжекционная логика появилась в 1971 г. Содержание 1 … Википедия
Transistor-transistor logic — Транзисторно транзисторная логика (ТТЛ, TTL) разновидность цифровых микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно транзисторный возникло из за того, что транзисторы используются как для выполнения… … Википедия
ТТЛШ — транзисторно транзисторная логика с диодами Шотки … Словарь сокращений русского языка
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)
В ТТЛ схемах для реализации логического элемента «2И» вместо параллельного соединения диодов используется многоэмиттерный транзистор. Физика работы этого логического элемента не отличается от работы диодного логического элемента «2И». Высокий потенциал на выходе многоэмиттерного транзистора получается только в том случае, когда на обоих входах логического элемента (эмиттерах транзистора) присутствует высокий потенциал (то есть нет эмиттерного тока). Принципиальная схема базового логического элемента ТТЛ микросхемы приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Принципиальная схема базового логичиского элемента ТТЛ микросхемы
Умощняющий усилитель, как и в диодно-транзисторном элементе, инвертирует сигнал на выходе схемы логического элемента. По такой схеме выполнены базовые логические элементы ТТЛ микросхем серий 155, 131, 155 и 531. Схемы «И-НЕ» в этих сериях микросхем обычно имеет обозначение ЛА. Например, схема К531ЛА3 содержит в одном корпусе четыре логических элемента «2И-НЕ». Таблица истинности, реализуемая этой схемой, приведена в таблице 1, а условно-графическое обозначение этих логических элементов приведено на рисунке 2.
Рисунок 2. Условно-графическое обозначение логического элемента «2И-НЕ»
Таблица 1. Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию «2И-НЕ»
| x1 | x2 | F |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
На основе базового логического элемента строится и инвертор. В этом случае на входе схемы используется только один диод. Схема ТТЛ инвертора приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Принципиальная схема инвертора ТТЛ микросхемы
При необходимости объединения нескольких логических элементов «И» по схеме «ИЛИ» (или при реализации логических элементов «ИЛИ») транзисторы VT2 соединяются параллельно в точках «а» и «б», показанных на рисунке 8, а выходной каскад используется один. В результате быстродействие такого, достаточно сложного элемента, получается точно таким же, как и у одиночного логического элемента «2И-НЕ». Принципиальная схема логического элемента «2И-2ИЛИ-НЕ» приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Принципиальная схема ТТЛ микросхемы «2И-2ИЛИ-НЕ»
Такие соединения логических элементов широко применяется при реализации цифровых микросхем по произвольной таблице истинности методом СДНФ, а условно-графическое обозначение элемента «2И-2ИЛИ-НЕ» приведено на рисунке 5. Такие логические элементы содержатся в отечественных цифровых микросхемах с обозначением ЛР.
Рисунок 5. Условно-графическое обозначение логического элемента «2И-2ИЛИ-НЕ» ТТЛ микросхем
Схемы «ИЛИ-НЕ» в отечественных ТТЛ сериях микросхем средней интеграции имеет обозначение ЛЕ. Например микросхема К1531ЛЕ5 содержит в одном корпусе четыре элемента «2ИЛИ-НЕ». Следует отметить, что в современных микросхемах малой логики стараются в одном корпусе разместить один, в крайнем случае два логических элемента.
Так как в современных схемах ТТЛ и в схемах ДТЛ используется одинаковый выходной усилитель, то и уровни логических сигналов в этих схемах одинаковы. Поэтому часто говорят, что это ТТЛ микросхемы, не уточняя по какой схеме выполнен входной каскад этих микросхем. Тем самым подчеркивается отличие этих микросхем от старых ДТЛ серий микросхем с повышенным напряжением питания. Более того! Появились КМОП микросхемы, совместимые с ТТЛ микросхемами по логическим уровням, например К1564 (иностранный аналог SN74HCT) или К1594 (иностранный аналог SN74АСT).
Логические уровни ТТЛ микросхем
В настоящее время применяются два вида ТТЛ микросхем — с пяти и и с трёхвольтовым питанием, но, независимо от напряжения питания микросхем, логические уровни нуля и единицы на выходе этих микросхем совпадают. Поэтому дополнительного согласования между ТТЛ микросхемами обычно не требуется. Допустимый уровень напряжения на выходе цифровой ТТЛ микросхемы показан на рисунке 6.
Рисунок 6. Уровни логических сигналов на выходе цифровых ТТЛ микросхем
Как уже говорилось ранее, напряжение на входе цифровой микросхемы по сравнению с выходом обычно допускается в больших пределах. Границы уровней логического нуля и единицы для ТТЛ микросхем приведены на рисунке 7.
Рисунок 7. Уровни логических сигналов на входе цифровых ТТЛ микросхем
Семейства ТТЛ микросхем
Первые ТТЛ микросхемы оказались на редкость удачным решением, поэтому их можно встретить в аппаратуре, работающей до сих пор. Это семейство микросхем серии К155. Стандартные ТТЛ микросхемы — это микросхемы, питающиеся от источника напряжения +5 В. Зарубежные ТТЛ микросхемы получили название SN74. Конкретные микросхемы этой серии обозначаются цифровым номером микросхемы, следующим за названием серии. Например, в микросхеме SN74S00 содержится четыре логических элемента «2И-НЕ». Аналогичные микросхемы с расширенным температурным диапазоном получили название SN54 (отечественный вариант — серия микросхем К133).
Отечественные микросхемы, совместимые с SN74 выпускались в составе серий К134 (низкое быстродействие низкое потребление — SN74L), К155 (среднее быстродействие среднее потребление — SN74) и К131 (высокое быстродействие и большое потребление). Затем были выпущены микросхемы повышенного быстродействия с диодами Шоттки. В названии зарубежных микросхем в обозначении серии появилась буква S. Отечественные серии микросхем сменили цифру 1 на цифру 5. Выпускаются микросхемы серий К555 (низкое быстродействие низкое потребление — SN74LS) и К531 (высокое быстродействие и большое потребление — SN74S).
В настоящее время отечественная промышленность производит микросхемы серий К1533 (низкое быстродействие низкое потребление — SN74ALS) и К1531 (высокое быстродействие и большое потребление — SN74F).
За рубежом производится трехвольтовый вариант ТТЛ микросхем — SN74ALB
Дата последнего обновления файла 21.12.2008
Понравился материал? Поделись с друзьями!