Ano ang Transistor Transistor Logic (TTL) at ang Paggawa nito

Ang Logic Gates tulad ng NAND, NOR ay ginagamit sa pang-araw-araw na aplikasyon para sa pagsasagawa ng mga pagpapatakbo ng lohika. Ang Gates ay gawa gamit ang mga semiconductor device tulad ng BJT, Diode, o FETs. Ang iba't ibang mga Gate ay itinatayo gamit ang mga Integrated circuit. Ang mga digital na circuit ng lohika ay gawa depende sa tiyak na teknolohiya ng circuit o mga pamilya ng lohika. Ang magkakaibang mga pamilya ng lohika ay ang RTL (Resistor Transistor Logic), DTL (Diode Transistor Logic), TTL (Transistor-Transistor Logic), ECL (Emitter Coupled Logic) at CMOS (Komplementaryong Logic ng Logid na Semiconductor). Sa mga ito, ang RTL at DTL ay bihirang ginagamit. Tinalakay sa artikulong ito ang isang pangkalahatang ideya ng a Transistor-Transistor Logic o TTL .

Kasaysayan ng Logic ng Transistor-Transistor

Ang TTL o Transistor-Transistor Logic na lohika ay naimbento noong taong 1961 ni 'James L. Buie ng TRW'. Ito ay angkop para sa pagbuo ng mga bagong integrated circuit. Ang aktwal na pangalan ng TTL na ito ay ang hoeL na nangangahulugang transistor-kaisa na transistor na lohika. Noong 1963, ang pagmamanupaktura ng unang mga komersyal na aparato ng TTL ay dinisenyo ng 'Sylvania' na kilala bilang SUHL o 'Syuruania Universal High-Level Logic family'.

Matapos ilunsad ng mga inhinyero ng instrumento sa Texas ang 5400 series ICs noong taong 1964 na may saklaw na temperatura ng militar, kung gayon ang Transistor-Transistor Logic ay naging tanyag. Pagkatapos nito, ang serye ng 7400 ay inilunsad sa pamamagitan ng isang mas makitid na saklaw sa taong 1966.

Ang mga katugmang bahagi ng 7400 na pamilya na inilunsad ng mga instrumento sa Texas ay dinisenyo ng maraming mga kumpanya tulad ng National Semiconductor, AMD, Motorola, Intel, Fairchild, Signetics, Intersil, Mullard, SGS-Thomson, Siemens, Rifa, atbp. Ang isa at iisang manufacturing lamang ang kumpanya tulad ng IBM ay inilunsad na mga hindi katugmang circuit na gumagamit ng TTL para sa kanilang sariling paggamit.

Ang Transistor-Transistor Logic ay inilapat sa maraming henerasyon ng bipolar lohika sa pamamagitan ng dahan-dahan na pagpapabuti ng bilis pati na rin ang paggamit ng kuryente sa loob ng halos dalawang dekada. Karaniwan, ang bawat TTL chip ay may kasamang daan-daang mga transistor. Pangkalahatan, ang mga pag-andar sa isang solong saklaw mula sa mga gate ng lohika sa isang microprocessor.
Ang unang PC tulad ng Kenbak-1 ay ginamit Transistor-Transistor Logic para sa CPU nito bilang isang kahalili ng isang microprocessor. Sa taong 1970, ang Datapoint 2200 ay ginamit na mga sangkap ng TTL at ito ang batayan para sa 8008 at pagkatapos nito ay itinakda ang pagtuturo ng x86.

Ang GUI na ipinakilala ng Xerox alto noong taong 1973 pati na rin ang mga workstation ng Star sa taong 1981 ay ginamit na mga circuit ng TTL na isinasama sa antas ng mga ALU.

Ano ang Transistor-Transistor Logic (TTL)?

Ang Transistor-Transistor Logic (TTL) ay isang pamilya ng lohika na binubuo ng BJTs (bipolar junction transistors). Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang transistor ay gumaganap ng dalawang mga pag-andar tulad ng lohika pati na rin ang amplifying. Ang pinakamahusay na mga halimbawa ng TTL ay ang mga gate ng lohika namely ang 7402 NOR Gate at ang 7400 NAND gate.

Kasama sa lohika ng TTL ang maraming mga transistor na mayroong maraming mga emitter pati na rin maraming mga input. Pangunahing isinasama ng mga uri ng TTL o transistor-transistor lohika ang Standard TTL, Mabilis na TTL, Schottky TTL, Mataas na kapangyarihan TTL, Mababang kapangyarihan TTL at Advanced Schottky TTL.

Ang pagdidisenyo ng mga gate ng lohika ng TTL ay maaaring gawin sa mga resistors at BJTs. Mayroong maraming mga pagkakaiba-iba ng TTL na binuo para sa iba't ibang mga layunin tulad ng mga pakete ng TTL na pinatigas ng radiation para sa mga aplikasyon sa kalawakan at Mababang kapangyarihan na mga diode na Schottky na maaaring magbigay ng mahusay na kumbinasyon ng bilis at mas kaunting pagkonsumo ng kuryente.

Mga uri ng Transistor-Transistor Logic

Ang mga TTL ay magagamit sa iba't ibang mga uri at ang kanilang pag-uuri ay tapos na batay sa output tulad ng sumusunod.

• Karaniwang TTL
• Mabilis na TTL
• Schottky TTL
• Mataas na Power TTL
• Mababang Power TTL
• Advanced na Schottky TTL.

Ang low-power TTL ay nagpapatakbo ng isang bilis ng paglipat ng 33ns upang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente tulad ng 1 mW. Sa kasalukuyan, napalitan ito sa pamamagitan ng lohika ng CMOS. Ang high-speed TTL ay may mas mabilis na paglipat kumpara sa normal na TTL tulad ng 6ns. Gayunpaman, mayroon itong mataas na pagwawaldas ng kuryente tulad ng 22 mW.

Ang Schottky TTL ay inilunsad noong taong 1969 at ginagamit ito upang maiwasan ang pag-iimbak ng singil upang mapahusay ang oras ng paglipat sa pamamagitan ng paggamit ng Schottky diode clamp sa terminal ng gate. Ang mga terminal ng gate na ito ay tumatakbo sa 3ns subalit nagsasama ito ng mataas na pagwawaldas ng kuryente tulad ng 19 mW

Ang mababang lakas na TTL ay gumagamit ng mataas na mga halaga ng paglaban mula sa mababang lakas na TTL. Ang mga Schottky diode ay magbibigay ng isang mahusay na timpla ng bilis pati na rin ang nabawasan ang paggamit ng kuryente tulad ng 2 mW. Ito ang pinaka-pangkalahatang uri ng TTL, ginamit tulad ng pandikit na lohika sa loob ng mga microcomputer, karaniwang pinapalitan ang nakaraang mga sub-pamilya tulad ng L, H & S.

Ang mabilis na TTL ay ginagamit upang madagdagan ang paglipat mula sa mababang-to-mataas. Ang mga pamilyang ito ay nakamit ang PDP ng 4pJ & 10 pJ, na tumutugma. LVTTL o Mababang-boltahe TTL para sa 3.3V power supplies pati na rin ang interface ng memorya.

Karamihan sa mga taga-disenyo ay nagbibigay ng komersyal pati na rin ang malawak na saklaw ng temperatura. Halimbawa, ang saklaw ng temperatura ng 7400 na mga bahagi ng serye mula sa Texas Instruments ay umaabot mula 0 - 70 ° C pati na rin ang saklaw na temperatura ng 5400 na serye ay mula −55 hanggang +125 ° C. Ang mga bahagi na may mataas na pagiging maaasahan at espesyal na kalidad ay naa-access para sa mga aplikasyon sa aerospace at militar samantalang ang mga aparato ng radiation mula sa serye ng SNJ54 ay ginagamit sa mga application ng kalawakan.

Mga Katangian ng TTL

Kasama sa mga katangian ng TTL ang mga sumusunod.

1. Fan Out: Bilang ng mga naglo-load ang output ng isang GATE ay maaaring magmaneho nang hindi nakakaapekto sa karaniwang pagganap nito. Sa pamamagitan ng pag-load ay nangangahulugan kami ng dami ng kasalukuyang kinakailangan ng input ng isa pang Gate na konektado sa output ng ibinigay na gate.
2. Pag-iwas sa Kuryente: Kinakatawan nito ang dami ng lakas na kinakailangan ng aparato. Sinusukat ito sa mW. Karaniwan itong produkto ng supply boltahe at ang dami ng average na kasalukuyang iginuhit kapag ang output ay mataas o mababa.
3. Pagkaantala sa Propagasyon: Kinakatawan nito ang oras ng paglipat na lumipas kapag nagbago ang antas ng pag-input. Ang pagkaantala na nangyayari para sa output upang magawa ang paglipat nito ay ang pagkaantala ng paglaganap.
4. Ingay sa Margin: Kinakatawan nito ang dami ng boltahe ng ingay na pinapayagan sa input, na hindi nakakaapekto sa karaniwang output.
   

Pag-uuri ng Transistor-Transistor Logic

Ito ay isang lohikal na pamilya na binubuo nang buong transistors. Gumagamit ito ng isang transistor na may maraming mga emitter. Komersyal na nagsisimula ito sa 74 na serye tulad ng 7404, 74S86, atbp. Ito ay itinayo noong 1961 ni James L Bui at komersyal na ginamit sa disenyo ng lohika noong 1963. Ang mga TTL ay nauuri batay sa output.

Buksan ang Output ng Kolektor

Ang pangunahing tampok ay ang output nito ay 0 kapag mababa at lumulutang kapag mataas. Karaniwan, maaaring mailapat ang isang panlabas na Vcc.

Buksan ang Output ng Kolektor ng Logic ng Transistor-Transistor

Ang Transistor Q1 ay kumikilos bilang isang kumpol ng mga diode na inilalagay pabalik sa likuran. Sa alinman sa input sa mababang lohika, ang kaukulang emitter-base junction ay pasulong na bias at ang pagbagsak ng boltahe sa base ng Q1 ay nasa 0.9V, hindi sapat para sa mga transistors Q2 at Q3 upang magsagawa. Sa gayon ang output ay alinman sa lumulutang o Vcc, ibig sabihin Mataas na antas.

Katulad nito, kapag ang lahat ng mga input ay mataas, ang lahat ng mga base-emitter junction ng Q1 ay reverse bias at transistor Q2 at Q3 ay nakakakuha ng sapat na kasalukuyang base at nasa saturation mode. Ang output ay mababa sa lohika. (Para sa isang transistor upang mapunta sa saturation, ang kasalukuyang kolektor ay dapat na mas malaki sa β beses sa kasalukuyang batayan).

Mga Aplikasyon

Ang mga application ng bukas na output ng kolektor ay nagsasama ng mga sumusunod.

• Sa mga lampara sa pagmamaneho o relay
• Sa pagsasagawa ng wired na lohika
• Sa pagtatayo ng isang pangkaraniwang sistema ng bus

Totem Pole Output

Ang ibig sabihin ng Totem Pole ay ang pagdaragdag ng isang aktibong hilahin ang circuit sa output ng Gate na nagreresulta sa pagbawas ng pagkaantala ng paglaganap.

Totem Pole Output TTL

Ang pagpapatakbo ng lohika ay kapareho ng bukas na output ng kolektor. Ang paggamit ng transistors Q4 at diode ay upang magbigay ng mabilis na pagsingil at paglabas ng capacitance ng parasitiko sa buong Q3. Ginagamit ang risistor upang mapanatili ang kasalukuyang output sa isang ligtas na halaga.

Tatlong State Gate

Nagbibigay ito ng 3 output ng estado tulad ng sumusunod

• Mababang antas ng estado kapag ang isang mas mababang transistor ay ON at ang isang itaas na transistor ay OFF.
• Mataas na antas ng estado kapag ang mas mababang transistor ay NAKA-OFF at ang itaas na transistor ay ON.
• Pangatlong estado kung ang parehong transistors ay OFF. Ito Pinapayagan ang isang direktang koneksyon sa wire ng maraming mga output.

Tatlong State Gate Transistor-Transistor Logic

Mga Tampok ng Pamilya ng TTL

Ang mga tampok ng pamilya TTL ay nagsasama ng mga sumusunod.

• Ang mababang antas ng lohika ay nasa 0 o 0.2V.
• Ang mataas na antas ng lohika ay nasa 5V.
• Karaniwang tagahanga sa labas ng 10. Nangangahulugan ito na maaari itong suportahan ng hindi hihigit sa 10 mga pintuan sa output nito.
• Ang isang pangunahing aparato ng TTL ay kumukuha ng lakas na halos 10mW, na binabawasan gamit ang mga aparatong Schottky.
• Ang average na pagkaantala sa pagpapalaganap ay tungkol sa 9ns.
• Ang margin ng ingay ay tungkol sa 0.4V.

Serye ng TTL IC

Ang mga TTL IC ay nagsisimula sa 7 serye. Mayroon itong 6 na mga subfamily na ibinigay bilang:

1. Mababang aparato ng Power na may isang pagkaantala sa pagpapalaganap ng 35 ns at pagwawaldas ng kuryente ng 1mW.
2. Mababang kapangyarihan Schottky aparato na may pagkaantala ng 9ns
3. Ang advanced na aparato ng Schottky na may pagkaantala ng 1.5ns.
4. Advanced na mababang kapangyarihan Schottky aparato na may pagkaantala ng 4 ns at pagwawaldas ng kuryente ng 1mW.

Sa anumang nomenclature ng aparato ng TTL, ipahiwatig ng unang dalawang pangalan ang pangalan ng subfamilyong pagmamay-ari ng aparato. Ang unang dalawang digit ay nagpapahiwatig ng saklaw ng temperatura ng operasyon. Ang susunod na dalawang alpabeto ay nagpapahiwatig ng subfamilyong pagmamay-ari ng aparato. Ang huling dalawang digit ay nagpapahiwatig ng pag-andar ng lohika na isinagawa ng maliit na tilad. Ang mga halimbawa ay 74LS02- 2 ni input ng NOR gate, 74LS10- Triple 3 input NAND gate.

Karaniwang mga TTL Circuits

Ginagamit ang Logic Gates sa pang-araw-araw na buhay sa mga application tulad ng isang hair dryer, computer printer, doorbell, atbp.

Ang 3 pangunahing mga pintuang Logic na ipinatupad gamit ang TTL na lohika ay ibinigay sa ibaba: -

NOR Gate

Ipagpalagay na ang input A ay nasa mataas na lohika, ang katugmang emitor-base junction ng transistor ay nakabaluktot, at ang base-collector junction ay pasulong na bias. Ang Transistor Q3 ay nakakakuha ng kasalukuyang base mula sa supply voltage Vcc at napupunta sa saturation. Bilang isang resulta ng mababang boltahe ng kolektor mula sa Q3, ang transistor Q5 ay napuputol at sa kabilang banda, kung ang ibang pag-input ay mababa, ang Q4 ay pinutol at ang kaukulang Q5 ay pinutol at ang output ay konektado direkta sa lupa sa pamamagitan ng transistor Q3 . Katulad nito, kapag ang parehong mga input ay mababa sa lohika, ang output ay magiging mataas sa lohika.

NOR Gate TTL

HINDI Gate

Kapag mababa ang input, ang kaukulang base-emitter junction ay pasulong sa bias, at ang base-collector junction ay reverse bias. Bilang isang resulta transistor Q2 ay naputol at din transistor Q4 ay putol. Ang Transistor Q3 ay napupunta sa saturation at ang diode D2 ay nagsisimulang magsagawa at ang output ay konektado sa Vcc at napupunta sa mataas na lohika. Katulad nito, kapag ang pag-input ay nasa mataas na lohika, ang output ay mababa sa lohika.

HINDI Gate TTL

TTL Paghahambing sa Iba Pang Mga Pamilyang Logic

Pangkalahatan, ang mga aparato ng TTL ay gumagamit ng higit na lakas kumpara sa mga aparatong CMOS, ngunit ang paggamit ng kuryente ay hindi mapahusay sa pamamagitan ng bilis ng orasan para sa mga CMOS device. Kung ihahambing sa kasalukuyang mga circuit ng ECL, ang lohika ng transistor-transistor ay gumagamit ng mababang lakas ngunit may simpleng mga patakaran sa disenyo ngunit mas mabagal ito.

Maaaring pagsamahin ng mga tagagawa ang mga aparato ng TTL at ECL sa loob ng parehong system upang makamit ang pinakamahusay na pagganap, ngunit ang mga aparato tulad ng paglipat ng antas ay kinakailangan sa dalawang pamilyang lohika. Ang TTL ay mababang-sensitibo sa pinsala mula sa electrostatic naglalabas kumpara sa maagang mga aparato ng CMOS.

Dahil sa istraktura ng o / p na aparato ng TTL, ang impedance ng o / p ay walang simetrya sa mga mababa at mataas na estado upang gawin silang hindi naaangkop upang himukin ang mga linya ng paghahatid. Karaniwan, ang sagabal na ito ay nagagapi sa pamamagitan ng pag-buffer ng o / p gamit ang mga espesyal na aparato ng linya ng driver saanman ang mga signal ay nangangailangan ng paglilipat sa buong mga kable.

Ang istraktura ng totem-post o / p ng TTL ay madalas na may mabilis na magkakapatong sa sandaling kapwa ang mas mataas at mas mababang mga transistador ay nagsasagawa na nagreresulta sa isang malaking signal ng kasalukuyang inilabas mula sa power supply.

Ang mga signal na ito ay maaaring kumonekta sa biglaang mga pamamaraan sa maraming mga IC packages, na nagreresulta sa mas mababang pagganap at nabawasan ang margin ng ingay. Pangkalahatan, ang mga sistemang TTL ay gumagamit ng isang decoupling capacitor para sa bawat isa kung hindi man dalawang IC packages, kaya ang isang kasalukuyang signal mula sa isang TTL chip ay hindi binabaan ang boltahe ng supply ng boltahe sa iba pang pansamantala.

Sa kasalukuyan, maraming mga taga-disenyo ang nagbibigay ng katumbas na lohika ng CMOS sa pamamagitan ng mga antas ng TTL katugmang i / p & o / p sa pamamagitan ng mga bilang ng bahagi na nauugnay sa kaukulang bahagi ng TTL kabilang ang parehong mga pinout. Halimbawa, ang serye ng 74HCT00 ay magbibigay ng maraming mga kahalili na drop-in para sa 7400 na mga bahagi ng bipolar series, subalit gumagamit ng teknolohiyang CMOS.

Ang paghahambing ng TTL sa iba pang mga pamilya ng lohika 'sa mga tuntunin ng iba't ibang mga pagtutukoy ay nagsasama ng sumusunod.

Transistor-Transistor Logic Inverter

Ang mga aparato ng transistor Transistor Logic (TTL) ay pinalitan ang diode transistor logic (DTL) habang mas mabilis silang gumagana at mas mura ang gumana. Ang NAND IC na may Quad 2-input ay gumagamit ng isang aparato na 7400 TTL upang magdisenyo ng isang malawak na hanay ng mga circuit na ginagamit bilang isang inverter.

Ang circuit diagram sa itaas ay gumagamit ng mga NAND gate sa loob ng IC. Kaya piliin ang switch A upang buhayin ang circuit pagkatapos ay maaari mong mapansin na ang parehong mga LED sa circuit ay papatayin. Kapag ang output ay mababa, pagkatapos ang input ay dapat na mataas. Pagkatapos nito, piliin ang switch B pagkatapos ang parehong mga LED ay MAG-ON.

Kapag napili ng switch A pagkatapos ang parehong mga input ng NAND gate ay magiging mataas, na nangangahulugang ang output ng mga gate ng lohika ay magiging mas kaunti. Kapag napili ang switch B pagkatapos ang mga input ay hindi magiging mataas sa loob ng mahabang panahon at ang mga LED ay ON.

Mga Kalamangan at Kalamangan

Ang mga kalamangan ng mga kawalan ng TTL isama ang mga sumusunod.

Ang pangunahing pakinabang ng TTL ay madali tayong makikipag-ugnay sa iba pang mga circuit at ang kakayahang makabuo ng mga mahirap na pag-andar ng lohika dahil sa ilang mga antas ng boltahe pati na rin ang magagandang mga margin ng ingay na TTL ay may magagandang tampok tulad ng fan-in na nangangahulugang ang bilang ng mga i / p signal na maaaring tanggapin sa pamamagitan ng isang input.

Pangunahing immune ang TTL sa pinsala mula sa mga nakatigil na paglabas ng kuryente na hindi tulad ng CMOS at kumpara sa CMOS ito ay matipid. Ang pangunahing sagabal ng TTL ay mataas na kasalukuyang paggamit. Ang mataas na kasalukuyang mga hinihingi ng TTL ay maaaring humantong sa nakakasakit na paggana dahil ang mga estado ng o / p ay papatayin. Kahit na sa iba't ibang mga bersyon ng TTL na may mababang kasalukuyang pagkonsumo ay magiging mapagkumpitensya sa CMOS.

Sa pagdating ng CMOS, ang mga aplikasyon ng TTL ay napalitan sa pamamagitan ng CMOS. Ngunit, ang TTL ay ginagamit pa rin sa mga application dahil medyo matatag ang mga ito at ang mga gate ng lohika ay medyo mura.

Mga Application ng TTL

Ang mga aplikasyon ng TTL ay nagsasama ng sumusunod.

• Ginamit sa application ng controller para sa pagbibigay ng 0 hanggang 5Vs
• Ginamit bilang isang switching device sa pagmamaneho ng mga lampara at relay
• Ginamit sa mga nagpoproseso ng mini computer kagaya ng DEC VAX
• Ginamit sa mga printer at display terminal ng video

Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang ideya ng TTL o Transistor-Transistor na lohika . Ito ay isang pangkat ng mga IC na nagpapanatili ng mga estado ng lohika pati na rin upang makamit ang paglipat gamit ang BJTs. Ang TTL ay isa sa mga kadahilanan na ang mga IC ay napakalawak na ginagamit sapagkat ang mga ito ay mura, mas mabilis, at mataas na pagiging maaasahan kumpara sa TTL at DTL. Ang isang TTL ay gumagamit ng mga transistor sa pamamagitan ng maraming mga emitter sa mga gate na mayroong maraming mga input. Dito, isang tanong para sa iyo, ano ang mga sub-kategorya ng lohika ng transistor-transistor?