Apa itu Transistor Transistor Logic (TTL) & Yang Berfungsi

Logic Gates seperti NAND, NOR digunakan dalam aplikasi harian untuk melakukan operasi logik. Gerbang dihasilkan menggunakan peranti semikonduktor seperti BJT, Diodes, atau FET. Gerbang yang berbeza dibina menggunakan litar Bersepadu. Litar logik digital dihasilkan bergantung pada teknologi litar tertentu atau keluarga logik. Keluarga logik yang berbeza adalah RTL (Resistor Transistor Logic), DTL (Diode Transistor Logic), TTL (Transistor-Transistor Logic), ECL (Emitter Coupled Logic) & CMOS (Comicary Metal Oxide Semiconductor Logic). Daripada jumlah ini, RTL dan DTL jarang digunakan. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan mengenai a Transistor-Transistor Logik atau TTL .

Sejarah Logik Transistor-Transistor

Logik TTL atau Transistor-Transistor diciptakan pada tahun 1961 oleh 'James L. Buie dari TRW'. Ia sesuai untuk membangunkan litar bersepadu baru. Nama sebenarnya TTL ini adalah TCTL yang bermaksud logik transistor berpasangan transistor. Pada tahun 1963, peranti TTL komersial pertama pembuatan dirancang oleh 'Sylvania' yang dikenali sebagai SUHL atau 'keluarga Logik Tahap Tinggi Sylvania Universal'.

Setelah jurutera instrumen Texas melancarkan IC siri 5400 pada tahun 1964 dengan jarak suhu ketenteraan, maka Logik Transistor-Transistor menjadi sangat popular. Selepas itu, siri 7400 dilancarkan melalui jarak yang lebih sempit pada tahun 1966.

Bahagian yang sesuai dari 7400 keluarga yang dilancarkan oleh instrumen Texas direka oleh beberapa syarikat seperti National Semiconductor, AMD, Motorola, Intel, Fairchild, Signetics, Intersil, Mullard, SGS-Thomson, Siemens, Rifa, dll. Satu dan satu pembuatan sahaja syarikat seperti IBM dilancarkan litar yang tidak serasi menggunakan TTL untuk kegunaan mereka sendiri.

Transistor-Transistor Logik diterapkan pada banyak generasi logik bipolar dengan perlahan-lahan meningkatkan kelajuan dan penggunaan tenaga selama lebih kurang dua dekad. Biasanya, setiap cip TTL merangkumi beratus-ratus transistor. Secara amnya, fungsi dalam satu paket terdiri dari logik gerbang hingga mikropemproses.
PC pertama seperti Kenbak-1 digunakan Transistor-Transistor Logic untuk CPUnya sebagai pengganti mikropemproses. Pada tahun 1970, Datapoint 2200 telah digunakan komponen TTL dan ia adalah asas untuk 8008 & selepas itu set arahan x86.

GUI yang diperkenalkan oleh Xerox alto pada tahun 1973 dan juga stesen kerja Star pada tahun 1981 digunakan litar TTL yang digabungkan pada tahap ALU.

Apa itu Transistor-Transistor Logic (TTL)?

Transistor-Transistor Logic (TTL) adalah keluarga logik yang terdiri daripada BJT (transistor persimpangan bipolar). Seperti namanya, transistor melakukan dua fungsi seperti logik dan juga penguat. Contoh terbaik TTL adalah pintu masuk logik iaitu 7402 NOR Gate & 7400 NAND gate.

Logik TTL merangkumi beberapa transistor yang mempunyai beberapa pemancar serta beberapa input. Jenis logik TTL atau transistor-transistor terutamanya merangkumi Standard TTL, Fast TTL, Schottky TTL, High power TTL, Low power TTL & Advanced Schottky TTL.

Perancangan pintu logik TTL boleh dilakukan dengan perintang dan BJT. Terdapat beberapa varian TTL yang dikembangkan untuk tujuan yang berbeza seperti pakej TTL yang dikukuhkan oleh radiasi untuk aplikasi ruang dan dioda Schottky berkuasa rendah yang dapat memberikan kombinasi kepantasan dan penggunaan tenaga yang lebih baik.

Jenis Logik Transistor-Transistor

TTL tersedia dalam pelbagai jenis dan klasifikasinya dibuat berdasarkan output seperti berikut.

• TTL standard
• TTL pantas
• Schottky TTL
• TTL Kuasa Tinggi
• TTL Kuasa Rendah
• Advanced Schottky TTL.

TTL berkuasa rendah beroperasi dengan kelajuan beralih 33ns untuk mengurangkan penggunaan kuasa seperti 1 mW. Pada masa ini, ini diganti melalui logik CMOS. TTL berkelajuan tinggi bertukar lebih cepat berbanding dengan TTL biasa seperti 6ns. Walau bagaimanapun, ia mempunyai daya pelesapan tinggi seperti 22 mW.

Schottky TTL dilancarkan pada tahun 1969 dan digunakan untuk mengelakkan penyimpanan cas untuk meningkatkan masa beralih dengan menggunakan pengapit dioda Schottky di terminal gerbang. Terminal gerbang ini beroperasi dalam 3ns namun ia termasuk pelesapan kuasa tinggi seperti 19 mW

TTL kuasa rendah menggunakan nilai rintangan tinggi dari TTL kuasa rendah. Dioda Schottky akan memberikan perpaduan kelajuan yang baik serta penurunan penggunaan tenaga seperti 2 mW. Ini adalah jenis TTL yang paling umum, digunakan seperti logik gam dalam komputer mikro, pada dasarnya menggantikan sub-keluarga masa lalu seperti L, H & S.

TTL cepat digunakan untuk meningkatkan peralihan dari rendah ke tinggi. Keluarga-keluarga ini mencapai PDP 4pJ & 10 pJ, sesuai. LVTTL atau TTL voltan rendah untuk bekalan kuasa 3.3V serta antara muka memori.

Sebilangan besar pereka menyediakan julat suhu komersial dan luas. Contohnya, julat suhu 7400 bahagian siri dari Texas Instruments berkisar antara 0 - 70 ° C dan juga julat suhu siri 5400 adalah dari −55 hingga +125 ° C. Bahagian dengan kebolehpercayaan yang tinggi dan kualiti khas dapat diakses untuk aplikasi aeroangkasa & ketenteraan sedangkan alat radiasi dari siri SNJ54 digunakan dalam aplikasi ruang angkasa.

Ciri-ciri TTL

Ciri-ciri TTL merangkumi yang berikut.

1. Kipas: Bilangan beban yang dikeluarkan oleh GATE tanpa mempengaruhi prestasi biasa. Dengan muatan kita bermaksud jumlah arus yang diperlukan oleh masukan Gerbang lain yang dihubungkan dengan output gerbang yang diberikan.
2. Pelupusan Kuasa: Ini mewakili jumlah kuasa yang diperlukan oleh peranti. Ia diukur dalam mW. Ia biasanya merupakan produk voltan bekalan dan jumlah arus purata yang ditarik ketika outputnya tinggi atau rendah.
3. Kelewatan Penyebaran: Ini mewakili masa peralihan yang berlalu ketika tahap input berubah. Kelewatan yang berlaku bagi output untuk membuat peralihannya adalah kelambatan penyebaran.
4. Margin Kebisingan: Ini mewakili jumlah voltan kebisingan yang dibenarkan pada input, yang tidak mempengaruhi output standard.
   

Pengelasan Logik Transistor-Transistor

Ini adalah keluarga logik yang terdiri sepenuhnya dari transistor. Ia menggunakan transistor dengan pelbagai pemancar. Secara komersilnya bermula dengan siri 74 seperti 7404, 74S86, dan lain-lain. Ia dibina pada tahun 1961 oleh James L Bui dan digunakan secara komersial dalam reka bentuk logik pada tahun 1963. TTL diklasifikasikan berdasarkan output.

Buka Pengumpul Hasil

Ciri utamanya ialah keluarannya 0 ketika rendah dan terapung ketika tinggi. Biasanya, Vcc luaran boleh digunakan.

Buka Pengumpul Output Logik Transistor-Transistor

Transistor Q1 berkelakuan sebagai sekumpulan diod yang diletakkan dari belakang ke belakang. Dengan mana-mana input pada logik rendah, persimpangan pemancar-asas yang sepadan ke hadapan berat sebelah dan penurunan voltan di pangkal Q1 adalah sekitar 0.9V, tidak cukup untuk melakukan transistor Q2 dan Q3. Oleh itu outputnya sama ada terapung atau Vcc, iaitu tahap tinggi.

Begitu juga, apabila semua input tinggi, semua persimpangan pemancar asas Q1 adalah bias terbalik dan transistor Q2 dan Q3 mendapat arus asas yang mencukupi dan berada dalam mod tepu. Keluarannya rendah. (Agar transistor menuju ke tepu, arus pemungut harus lebih besar daripada β kali arus asas).

Permohonan

Aplikasi output pemungut terbuka merangkumi yang berikut.

• Dalam lampu atau relay memandu
• Dalam melaksanakan logik berwayar
• Dalam pembinaan sistem bas biasa

Output Tiang Totem

Totem Pole bermaksud penambahan litar tarik aktif di keluaran Gerbang yang mengakibatkan pengurangan kelambatan penyebaran.

Output Tiang Totem TTL

Operasi logik sama dengan output pemungut terbuka. Penggunaan transistor Q4 dan dioda adalah untuk memberikan pengisian cepat dan pemuatan kapasitans parasit merentasi Q3. Perintang digunakan untuk memastikan arus keluaran berada pada nilai yang selamat.

Pintu Tiga Negeri

Ia memberikan 3 output keadaan seperti berikut

• Keadaan tahap rendah apabila transistor bawah ON dan transistor atas MATI.
• Keadaan tahap tinggi apabila transistor bawah MATI dan transistor atas ON.
• Keadaan ketiga apabila kedua-dua transistor MATI. Ia membenarkan sambungan wayar langsung daripada banyak output.

Logik Transistor-Transistor Gerbang Tiga Negeri

Ciri Keluarga TTL

Ciri-ciri keluarga TTL merangkumi yang berikut.

• Tahap rendah logik adalah pada 0 atau 0.2V.
• Tahap tinggi logik adalah pada 5V.
• Kipas khas dari 10. Ini bermaksud boleh menyokong paling banyak 10 pintu pada outputnya.
• Peranti TTL asas menarik kuasa hampir 10mW, yang berkurang dengan penggunaan peranti Schottky.
• Kelewatan penyebaran purata adalah sekitar 9ns.
• Margin kebisingan sekitar 0.4V.

Siri TTL IC

IC TTL kebanyakannya bermula dengan siri 7. Ia mempunyai 6 keluarga kecil yang diberikan sebagai:

1. Peranti Kuasa Rendah dengan kelewatan penyebaran 35 ns dan pelesapan kuasa 1mW.
2. Kuasa rendah Schottky peranti dengan kelewatan 9ns
3. Peranti Schottky canggih dengan kelewatan 1.5ns.
4. Kuasa rendah Schottky yang maju peranti dengan kelewatan 4 ns dan pelesapan kuasa 1mW.

Dalam mana-mana tatanama peranti TTL, dua nama pertama menunjukkan nama subfamili yang dimiliki oleh peranti tersebut. Dua digit pertama menunjukkan julat suhu operasi. Dua abjad seterusnya menunjukkan subkeluarga yang dimiliki oleh peranti ini. Dua digit terakhir menunjukkan fungsi logik yang dilakukan oleh cip. Contohnya ialah 74LS02- 2 bukan pintu masuk NOR, 74LS10- Gerbang NAND tiga kali ganda input.

Litar TTL Khas

Logic Gates digunakan dalam kehidupan seharian dalam aplikasi seperti pengering pakaian, pencetak komputer, bel pintu, dll.

3 gerbang Logik asas yang dilaksanakan menggunakan logik TTL diberikan di bawah: -

Pintu NOR

Katakan input A berada pada logik tinggi, persimpangan pemancar-dasar transistor yang bersangkutan adalah bias terbalik, dan simpang pemungut pangkalan didorong ke hadapan. Transistor Q3 mendapat arus asas dari voltan bekalan Vcc dan menuju ketepuan. Hasil daripada voltan pengumpul yang rendah dari Q3, transistor Q5 akan terputus dan di sisi lain, jika input lain rendah, Q4 terputus dan Q5 terputus dan dengan itu output dihubungkan terus ke tanah melalui transistor Q3 . Begitu juga, apabila kedua-dua input logik rendah, output akan berada pada logik tinggi.

NOR Gate TTL

BUKAN Pintu

Apabila input rendah, persimpangan pemancar asas yang sepadan adalah bias ke hadapan, dan persimpangan pemungut dasar dipihak terbalik. Akibatnya transistor Q2 terputus dan juga transistor Q4 terputus. Transistor Q3 menuju ke tepu dan diod D2 mula melakukan dan output disambungkan ke Vcc dan menuju ke logik tinggi. Begitu juga, apabila input berada pada logik tinggi, output pada logik rendah.

BUKAN Pintu TTL

Perbandingan TTL dengan Keluarga Logik Lain

Secara amnya, peranti TTL menggunakan lebih banyak tenaga dibandingkan dengan peranti CMOS, tetapi penggunaan daya tidak meningkat melalui kelajuan jam untuk peranti CMOS. Berbanding dengan litar ECL semasa, logik transistor-transistor menggunakan kuasa rendah tetapi mempunyai peraturan reka bentuk yang mudah tetapi jauh lebih perlahan.

Pengilang dapat menyatukan peranti TTL & ECL dalam sistem yang sama untuk mencapai prestasi terbaik, tetapi peranti seperti peralihan tahap diperlukan di antara dua keluarga logik. TTL sensitif rendah terhadap kerosakan akibat pelepasan elektrostatik berbanding dengan peranti CMOS awal.

Kerana struktur o / p peranti TTL, impedans o / p tidak simetri di antara keadaan rendah dan tinggi sehingga menjadikannya tidak sesuai untuk menggerakkan saluran penghantaran. Biasanya, kelemahan ini dapat mengatasi melalui penyanggaan o / p menggunakan peranti pemacu talian khas di mana sahaja isyarat memerlukan penghantaran ke seluruh kabel.

Struktur totem-pole o / p TTL sering mempunyai pertindihan cepat apabila kedua-dua transistor yang lebih tinggi & bawah dikendalikan yang menghasilkan isyarat arus yang besar yang diambil dari bekalan kuasa.

Isyarat ini dapat dihubungkan secara tiba-tiba di antara beberapa pakej IC, yang menghasilkan prestasi yang lebih rendah & pengurangan margin kebisingan. Secara amnya, sistem TTL menggunakan kapasitor pemutusan untuk masing-masing sebaliknya dua pakej IC, jadi isyarat arus dari satu cip TTL tidak menurunkan voltan bekalan voltan ke sesaat sesaat.

Pada masa ini, banyak pereka yang menyediakan setara logik CMOS melalui tahap i / p & o / p yang serasi dengan TTL melalui nombor bahagian yang berkaitan dengan komponen TTL yang sesuai termasuk pinout yang sama. Sebagai contoh, siri 74HCT00 akan menyediakan beberapa penggantian penggantian untuk 7400 bahagian siri bipolar, namun menggunakan teknologi CMOS.

Perbandingan TTL dengan keluarga logik lain dari segi spesifikasi yang berbeza merangkumi yang berikut.

Transistor-Transistor Logik Inverter

Peranti transistor Logic Transistor (TTL) telah menggantikan logik transistor diod (DTL) kerana ia berfungsi lebih pantas & lebih murah berfungsi. IC NAND dengan input Quad 2 menggunakan peranti TTL 7400 untuk merancang rangkaian yang luas yang digunakan sebagai penyongsang.

Gambarajah litar di atas menggunakan gerbang NAND di dalam IC. Oleh itu, pilih suis A untuk mengaktifkan litar maka anda dapat melihat bahawa kedua-dua LED di litar akan mati. Apabila outputnya rendah, maka inputnya harus tinggi. Selepas itu, pilih suis B maka kedua LED akan menyala.

Apabila suis A telah dipilih maka kedua-dua input dari gerbang NAND akan menjadi tinggi, yang bermaksud output dari gerbang logik akan kurang. Apabila suis B dipilih maka input tidak akan tinggi untuk jangka masa panjang & LED akan menyala.

Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan kekurangan TTL merangkumi yang berikut.

Manfaat utama TTL adalah kita dapat berinteraksi dengan litar lain dengan mudah & keupayaan untuk menghasilkan fungsi logik yang sukar kerana tahap voltan tertentu serta margin kebisingan yang baik TTL mempunyai ciri-ciri yang baik seperti kipas masuk yang bermaksud bilangan isyarat i / p yang boleh diterima melalui input.

TTL terutamanya kebal terhadap kerosakan akibat pelepasan elektrik pegun seperti CMOS & berbanding CMOS ini menjimatkan. Kelemahan utama TTL adalah penggunaan semasa yang tinggi. Permintaan semasa TTL yang tinggi boleh menyebabkan fungsi ofensif kerana keadaan o / p akan dimatikan. Walaupun dengan versi TTL yang berbeza yang mempunyai penggunaan semasa yang rendah akan bersaing dengan CMOS.

Dengan kedatangan CMOS, aplikasi TTL telah diganti melalui CMOS. Tetapi, TTL masih digunakan dalam aplikasi kerana ia cukup mantap & gerbang logikinya cukup murah.

Aplikasi TTL

Aplikasi TTL merangkumi yang berikut.

• Digunakan dalam aplikasi pengawal untuk menyediakan 0 hingga 5V
• Digunakan sebagai alat beralih dalam lampu dan relay memandu
• Digunakan dalam pemproses dari komputer mini seperti DEC VAX
• Digunakan dalam pencetak dan terminal paparan video

Oleh itu, ini semua berkaitan gambaran keseluruhan logik TTL atau Transistor-Transistor . Ini adalah sekumpulan IC yang menyimpan keadaan logik dan juga untuk beralih menggunakan BJT. TTL adalah salah satu sebab IC digunakan secara meluas kerana ia murah, lebih cepat, dan kebolehpercayaan yang tinggi berbanding dengan TTL dan DTL. TTL menggunakan transistor melalui beberapa pemancar di gerbang yang mempunyai beberapa input. Di sini, ada soalan untuk anda, apakah subkategori logik transistor-transistor?