Hvad er Transistor Transistor Logic (TTL) og dens arbejde

Logiske porte som NAND, NOR bruges i daglige applikationer til at udføre logiske operationer. Portene er fremstillet ved hjælp af halvlederindretninger som BJT, dioder eller FET'er. Different Gate's er konstrueret ved hjælp af integrerede kredsløb. Digitale logiske kredsløb fremstilles afhængigt af den specifikke kredsløbsteknologi eller logiske familier. De forskellige logikfamilier er RTL (Resistor Transistor Logic), DTL (Diode Transistor Logic), TTL (Transistor-Transistor Logic), ECL (Emitter Coupled Logic) & CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic). Ud af disse bruges RTL og DTL sjældent. Denne artikel diskuterer en oversigt over en Transistor-Transistor Logic eller TTL .

Transistor-Transistor Logik Historie

TTL- eller Transistor-Transistor Logic-logikken blev opfundet i året 1961 af 'James L. Buie fra TRW'. Den er velegnet til udvikling af nye integrerede kredsløb. Det aktuelle navn på denne TTL er TCTL, hvilket betyder transistorkoblet transistorlogik. I 1963 blev de første kommercielle TTL-enheder fremstillet af 'Sylvania' kendt som SUHL eller 'Sylvania Universal High-Level Logic-familie'.

Efter at ingeniøringeniørerne fra Texas lancerede 5400-serien IC'er i 1964 med rækkevidden af ​​militær temperatur, blev Transistor-Transistor Logic meget populær. Derefter blev 7400-serien lanceret gennem et smallere interval i 1966.

De kompatible dele af de 7400 familier, der blev lanceret af Texas-instrumenter, blev designet af flere virksomheder som National Semiconductor, AMD, Motorola, Intel, Fairchild, Signetics, Intersil, Mullard, SGS-Thomson, Siemens, Rifa osv. Den ene og eneste fremstillingsvirksomhed firma som IBM blev lanceret ikke-kompatible kredsløb ved hjælp af TTL til eget brug.

Transistor-Transistor Logic blev anvendt på mange bipolære logikgenerationer ved langsomt at forbedre hastigheden såvel som strømudnyttelsen over omkring to årtier. Normalt inkluderer hver TTL-chip hundreder af transistorer. Generelt fungerer funktioner i en enkelt pakke fra logiske porte til en mikroprocessor.
Den første pc som Kenbak-1 blev brugt Transistor-Transistor Logic til sin CPU som en suppleant til en mikroprocessor. I året 1970 blev Datapoint 2200 brugt TTL-komponenter, og det var basen for 8008 og derefter x86-instruktionssættet.

GUI introduceret af Xerox alto i år 1973 såvel som Star-arbejdsstationer i år 1981 blev brugt TTL-kredsløb, som er indbygget i niveauet for ALU'er.

Hvad er Transistor-Transistor Logic (TTL)?

Transistor-Transistor Logic (TTL) er en logikfamilie, der består af BJT'er (bipolære junction transistorer). Som navnet antyder, udfører transistoren to funktioner som logik såvel som forstærkning. De bedste eksempler på TTL er logiske porte, nemlig 7402 NOR-porten og 7400 NAND-porten.

TTL-logik inkluderer flere transistorer, der har flere emittere samt flere indgange. Typerne af TTL eller transistor-transistorlogik inkluderer hovedsageligt Standard TTL, hurtig TTL, Schottky TTL, TTL med høj effekt, TTL med lav effekt og Advanced Schottky TTL.

Design af TTL-logiske porte kan udføres med modstande og BJT'er. Der er flere varianter af TTL, som er udviklet til forskellige formål, såsom de strålingshærdede TTL-pakker til rumapplikationer og Schottky-dioder med lav effekt, der kan give en fremragende kombination af hastighed og mindre strømforbrug.

Typer af transistor-transistorlogik

TTL'er fås i forskellige typer, og deres klassificering udføres på baggrund af output som følger.

• Standard TTL
• Hurtig TTL
• Schottky TTL
• High Power TTL
• TTL med lav effekt
• Avanceret Schottky TTL.

TTL med lav effekt fungerer med en skiftehastighed på 33ns for at reducere strømforbruget som 1 mW. På nuværende tidspunkt blev dette erstattet gennem CMOS-logik. Højhastigheds TTL skifter hurtigere sammenlignet med normal TTL som 6ns. Det har dog høj effektafledning som 22 mW.

Schottky TTL blev lanceret i 1969 og bruges til at undgå opbevaring af opladning for at forbedre skiftetiden ved hjælp af Schottky-diode-klemmer ved portterminalen. Disse portterminaler fungerer i 3ns, men det inkluderer høj effekttab som 19 mW

TTL med lav effekt bruger høje modstandsværdier fra TTL med lav effekt. Schottky-dioderne giver en god blanding af hastighed samt nedsat strømforbrug som 2 mW. Dette er den mest generelle type TTL, der bruges som limlogik i mikrocomputere, erstatter dybest set de tidligere underfamilier som L, H & S.

Den hurtige TTL bruges til at øge overgangen fra lav til høj. Disse familier opnåede tilsvarende PDP'er på 4pJ & 10 pJ. LVTTL eller lavspændings TTL til 3,3 V strømforsyninger samt hukommelsesgrænseflade.

De fleste af designerne leverer kommercielle såvel som omfattende temperaturområder. For eksempel varierer temperaturområdet på 7400 seriedele fra Texas Instruments fra 0 - 70 ° C såvel som 5400-serie temperaturområdet er fra -55 til +125 ° C. Dele med høj pålidelighed og speciel kvalitet er tilgængelige til luftfarts- og militæranvendelser, mens strålingsudstyr fra SNJ54-serien bruges i rumapplikationer.

Karakteristik af TTL

Karakteristika ved TTL inkluderer følgende.

1. Ventilator ud: Antal belastninger, som output fra en GATE kan køre uden at påvirke dens sædvanlige ydeevne. Ved belastning menes den mængde strøm, der kræves af indgangen til en anden port, der er forbundet til udgangen af ​​den givne port.
2. Effekttab: Det repræsenterer den mængde strøm, der kræves af enheden. Det måles i mW. Det er normalt produktet af forsyningsspænding og mængden af ​​gennemsnitsstrøm, der trækkes, når udgangen er høj eller lav.
3. Forplantningsforsinkelse: Det repræsenterer den overgangstid, der går, når inputniveauet ændres. Den forsinkelse, der opstår for output til at foretage sin overgang, er udbredelsesforsinkelsen.
4. Støjmargen: Det repræsenterer den tilladte støjspænding ved indgangen, hvilket ikke påvirker standardudgangen.
   

Klassificering af transistor-transistorlogik

Det er en logisk familie bestående fuldstændigt af transistorer. Den anvender en transistor med flere emittere. Kommercielt starter det med 74-serien som 7404, 74S86 osv. Den blev bygget i 1961 af James L Bui og blev kommercielt brugt i logisk design i 1963. TTL'er klassificeres baseret på output.

Åbn Collector Output

Hovedfunktionen er, at dens output er 0, når den er lav og flydende, når den er høj. Normalt kan der anvendes en ekstern Vcc.

Åben samleroutput fra transistor-transistorlogik

Transistor Q1 opfører sig som en klynge af dioder placeret ryg mod ryg. Med en hvilken som helst af indgangene ved logisk lav er den tilsvarende emitter-base-overgang forspændt fremad, og spændingsfaldet over bunden af ​​Q1 er omkring 0,9 V, ikke nok til, at transistorerne Q2 og Q3 kan lede. Således er output enten flydende eller Vcc, dvs. højt niveau.

Tilsvarende, når alle indgange er høje, er alle base-emitterkryds i Q1 omvendt forspændt, og transistor Q2 og Q3 får tilstrækkelig basisstrøm og er i mætningstilstand. Outputtet er logisk lavt. (For at en transistor skal gå til mætning, skal kollektorstrømmen være større end β gange basisstrømmen).

Ansøgninger

Anvendelserne af open collector output inkluderer følgende.

• I kørelys eller relæ
• Ved udførelse af kablet logik
• I konstruktionen af ​​et fælles bussystem

Totempoleoutput

Totempæl betyder tilføjelse af et aktivt træk kredsløb i portens output, hvilket resulterer i en reduktion af udbredelsesforsinkelse.

Totelpoleoutput TTL

Logisk funktion er den samme som den åbne kollektoroutput. Brug af transistorer Q4 og diode er til at give hurtig opladning og afladning af parasitisk kapacitans på tværs af Q3. Modstanden bruges til at holde udgangsstrømmen til en sikker værdi.

Three State Gate

Det giver 3-state output som det følgende

• Lavt niveau tilstand, når en nedre transistor er TIL, og en øvre transistor er FRA.
• Tilstand på højt niveau, når den nederste transistor er OFF, og den øvre transistor er ON.
• Tredje tilstand, når begge transistorer er OFF. Det muliggør en direkte ledningstilslutning af mange output.

Tre State Gate Transistor-Transistor Logik

TTL-familiefunktioner

Funktionerne i TTL-familien inkluderer følgende.

• Logisk lavt niveau er på 0 eller 0.2V.
• Logisk højt niveau er ved 5V.
• Typisk ventilator ud af 10. Det betyder, at den højst kan understøtte 10 porte ved dens output.
• En grundlæggende TTL-enhed trækker en effekt på næsten 10 mW, hvilket reduceres ved brug af Schottky-enheder.
• Den gennemsnitlige udbredelsesforsinkelse er ca. 9ns.
• Støjmargenen er ca. 0,4 V.

Serie af TTL IC

TTL IC'er starter for det meste med 7-serien. Det har 6 underfamilier angivet som:

1. Enhed med lav effekt med en udbredelsesforsinkelse på 35 ns og strømafbrydelse på 1 mW.
2. Schottky med lav effekt enhed med en forsinkelse på 9ns
3. Avanceret Schottky-enhed med en forsinkelse på 1,5 ns.
4. Avanceret lav effekt Schottky enhed med en forsinkelse på 4 ns og strømafbrydelse på 1 mW.

I enhver TTL-enhedsnomenklatur angiver de to første navne navnet på den underfamilie, som enheden tilhører. De to første cifre angiver temperaturområdet for drift. De næste to alfabeter angiver den underfamilie, enheden tilhører. De sidste to cifre angiver den logiske funktion, der udføres af chippen. Eksemplerne er 74LS02- 2 hverken input NOR gate, 74LS10- Triple 3 input NAND gate.

Typiske TTL-kredsløb

Logiske porte bruges i dagligdagen i applikationer som en tørretumbler, computerprinter, dørklokke osv.

De 3 grundlæggende logiske porte implementeret ved hjælp af TTL-logik er angivet nedenfor: -

NOR-porten

Antag, at input A er logisk høj, den tilsvarende transistors emitter-basekryds er omvendt forspændt, og basesamlerkryds er forudspændt. Transistor Q3 får basisstrøm fra forsyningsspænding Vcc og går til mætning. Som et resultat af den lave kollektorspænding fra Q3, går transistor Q5 af og på den anden side, hvis en anden indgang er lav, er Q4 afskåret og tilsvarende Q5 afskåret, og udgangen er forbundet direkte til jorden gennem transistoren Q3 . På samme måde, når begge indgange er logisk lave, vil output være på logisk høj.

NOR Gate TTL

IKKE port

Når indgangen er lav, er det tilsvarende base-emitter-krydset forspændt fremad, og basesamlerkrydset er omvendt forspændt. Som et resultat afskæres transistor Q2, og også transistor Q4 afskæres. Transistor Q3 går til mætning og diode D2 begynder at lede og output er forbundet til Vcc og går til logik høj. Tilsvarende, når input er ved logisk høj, er output ved logisk lav.

IKKE Gate TTL

TTL-sammenligning med andre logiske familier

Generelt bruger TTL-enheder mere strøm sammenlignet med CMOS-enheder, men strømudnyttelsen forbedres ikke gennem klokkehastighed for CMOS-enheder. Sammenlignet med nuværende ECL-kredsløb bruger transistor-transistorlogik lav effekt, men har enkle designregler, men den er betydeligt langsommere.

Producenter kan forene TTL- og ECL-enheder inden for det samme system for at opnå den bedste ydeevne, men enheder som niveauforskydning er nødvendige blandt de to logiske familier. TTL er lavfølsom over for skader fra elektrostatisk afladning sammenlignet med tidlige CMOS-enheder.

På grund af TTL-enhedens o / p-struktur er o / p-impedansen asymmetrisk blandt de lave og høje tilstande for at gøre dem upassende til at køre transmissionslinjer. Normalt overvinder denne ulempe ved buffering af o / p ved hjælp af specielle line-driver-enheder, uanset hvor signaler kræver transmission gennem kabler.

Totempolens o / p-struktur af TTL har ofte en hurtig overlapning, når både de højere og nedre transistorer leder, hvilket resulterer i et væsentligt strømsignal trukket fra strømforsyningen.

Disse signaler kan forbinde sig pludseligt mellem flere IC-pakker, hvilket resulterer i lavere ydelse og reduceret støjmargen. Generelt bruger TTL-systemerne en afkoblingskondensator til hver ellers to IC-pakker, så et strømsignal fra en TTL-chip reducerer ikke spændingsforsyningsspændingen til en anden et øjeblik.

På nuværende tidspunkt leverer mange designere CMOS-logiske ækvivalenter gennem TTL-kompatible i / p & o / p-niveauer gennem delnumre, der er relateret til den tilsvarende TTL-komponent inklusive de samme pinouts. Så for eksempel vil 74HCT00-serien give flere drop-in-alternativer til 7400 bipolare seriedele, men bruger CMOS-teknologi.

Sammenligningen af ​​TTL med andre logiske familier med hensyn til forskellige specifikationer inkluderer følgende.

Transistor-Transistor logisk inverter

Transistor Transistor Logic (TTL) -enhederne har udskiftet diodetransistorlogik (DTL), da de fungerer hurtigere og er billigere at fungere. NAND IC med Quad 2-input bruger en 7400 TTL-enhed til at designe en bred vifte af kredsløb, der bruges som en inverter.

Kredsløbsdiagrammet ovenfor bruger NAND-porte inden i IC. Så vælg switch A for at aktivere kredsløbet, så kan du bemærke, at begge lysdioderne i kredsløbet slukkes. Når output er lavt, skal input være højt. Vælg derefter kontakten B, hvorefter begge lysdioder tændes.

Når switch A har valgt, vil begge indgangene til NAND-porten være høje, hvilket betyder, at output fra de logiske porte vil være mindre. Når switch B er valgt, vil indgangene ikke være høje i lang tid, og LED'erne vil tænde.

Fordele og ulemper

Fordelene ved ulemper ved TTL inkluderer følgende.

Den største fordel ved TTL er, at vi let kan interface med andre kredsløb & evnen til at generere vanskelige logiske funktioner på grund af visse spændingsniveauer samt gode støjmargener TTL har gode funktioner som fan-in, hvilket betyder antallet af i / p-signaler, der kan accepteres via et input.

TTL er hovedsageligt immun over for skader fra stationære elektricitetsudladninger, som ikke ligner CMOS, og i forhold til CMOS er disse økonomiske. Den største ulempe ved TTL er høj strømudnyttelse. TTL's høje aktuelle krav kan føre til stødende funktion, fordi o / p-tilstande vil blive slået fra. Selv med forskellige TTL-versioner, der har et lavt strømforbrug, vil være konkurrencedygtige over for CMOS.

Med ankomsten af ​​CMOS er TTL-applikationer blevet erstattet gennem CMOS. Men TTL bruges stadig i applikationer, fordi de er ret robuste, og de logiske porte er ret billige.

TTL-applikationer

Anvendelserne af TTL inkluderer følgende.

• Anvendes i controller-applikation til levering af 0 til 5 V'er
• Bruges som omskifterenhed i kørelygter og relæer
• Anvendes i processorer af mini-computere ligesom DEC VAX
• Bruges i printere og videoterminaler

Således handler det hele om en oversigt over TTL eller Transistor-Transistor logik . Det er en gruppe af IC'er, der holder logiske tilstande såvel som at opnå skift ved hjælp af BJT'er. TTL er en af ​​grundene til, at IC'er bruges så udstrakt, fordi de er billige, hurtigere og høj pålidelighed sammenlignet med TTL og DTL. En TTL bruger transistorer gennem flere emittere i porte, der har flere indgange. Her er et spørgsmål til dig, hvad er underkategorierne af transistor-transistorlogik?