Transistor-Transistor-Logik (TTL)

Einführung in die Logikfamilien:

Logic Gates wie NAND, NOR werden täglich verwendetAnwendungen zum Ausführen von logischen Operationen. Die Gates werden mit Halbleiterbauelementen wie BJT, Dioden oder FETs hergestellt. Verschiedene Gatter werden mit integrierten Schaltkreisen aufgebaut. Digitale Logikschaltungen werden abhängig von der spezifischen Schaltungstechnik oder Logikfamilie hergestellt.

Die verschiedenen Logikfamilien sind:
  1. RTL (Widerstandstransistorlogik)
  2. DTL (Dioden-Transistor-Logik)
  3. TTL (Transistor-Transistor-Logik)
  4. ECL (Emitter-gekoppelte Logik)
  5. CMOS (komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Logik)

Von diesen werden RTL und DTL selten verwendet.

Funktionen von Logikfamilien:
  1. Ausschwärmen: Anzahl der Lasten, die der Ausgang eines GATE-Laufwerks fahren kann, ohne dass seine normale Leistung beeinträchtigt wird. Unter Last verstehen wir die Stromstärke, die der Eingang eines anderen Gates benötigt, das mit dem Ausgang des jeweiligen Gatters verbunden ist.
  2. Energieverschwendung: Sie gibt die Menge an Strom an, die das Gerät benötigt. Es wird in mW gemessen. Dies ist normalerweise das Produkt der Versorgungsspannung und der Höhe des durchschnittlichen Stroms, der bei hoher oder niedriger Ausgangsleistung entnommen wird.
  3. Ausbreitungsverzögerung: Stellt die Übergangszeit dar, die vergeht, wenn sich der Eingangspegel ändert. Die Verzögerung, die auftritt, damit der Ausgang seinen Übergang durchführt, ist die Ausbreitungsverzögerung.
  4. Noise Margin: Stellt die am Eingang zulässige Rauschspannung dar, die den Standardausgang nicht beeinflusst.
Einführung in TTLs:

Es ist eine Logikfamilie, die vollständig aus bestehtTransistoren. Es verwendet einen Transistor mit mehreren Emittern. Kommerziell beginnt es mit der 74-Serie wie der 7404, 74S86 usw. Es wurde 1961 von James L. Bui gebaut und 1963 im Logikdesign kommerziell eingesetzt

Einstufung der TTL:

TTLs werden basierend auf der Ausgabe klassifiziert.

1. Open Collector-Ausgang: Die Hauptfunktion ist, dass der Ausgang 0 ist, wenn er niedrig ist, und er fließt, wenn er hoch ist. Normalerweise kann ein externer Vcc angewendet werden.

TTL

Der Transistor Q1 verhält sich tatsächlich als Cluster vonDioden Rücken an Rücken. Bei einem logisch niedrigen Eingang ist der entsprechende Emitter-Basisübergang in Durchlassrichtung vorgespannt, und der Spannungsabfall an der Basis von Q1 beträgt etwa 0,9 V, was für die Transistoren Q2 und Q3 nicht ausreicht. Somit ist die Ausgabe entweder schwebend oder Vcc, d. H. High-Pegel.

Ebenso sind alle Eingänge hoch, alle BasisEmitterübergänge von Q1 sind in Sperrrichtung vorgespannt und die Transistoren Q2 und Q3 erhalten einen ausreichenden Basisstrom und befinden sich im Sättigungsmodus. Der Ausgang ist eindeutig logisch niedrig. (Damit ein Transistor in die Sättigung geht, sollte der Kollektorstrom größer sein als das β-fache des Basisstroms).

Anwendungen des Open-Collector-Ausgangs:

Es wird in 3 Hauptanwendungen verwendet:

  1. In Fahrleuchten oder Relais
  2. Bei der Durchführung der verdrahteten Logik
  3. Beim Aufbau eines gemeinsamen Bussystems
2. Totem Polausgang:

Totem Pole bedeutet das Hinzufügen einer aktiven Pull-Up-Schaltung am Ausgang des Gates, was zu einer Verringerung der Laufzeit führt.

TTL 1

Der logische Betrieb ist mit dem Open Collector identischAusgabe. Die Verwendung der Transistoren Q4 und der Diode dient zum schnellen Aufladen und Entladen der parasitären Kapazität über Q3. Der Widerstand wird verwendet, um den Ausgangsstrom auf einem sicheren Wert zu halten.

3. Drei State Gate:

Es bietet 3 Zustandsausgänge.

  1. Low-Level-Status, wenn der untere Transistor eingeschaltet ist und der obere Transistor ausgeschaltet ist.
  2. Hochpegelzustand, wenn der untere Transistor ausgeschaltet ist und der obere Transistor eingeschaltet ist.
  3. Dritter Zustand, wenn beide Transistoren ausgeschaltet sind. Es ermöglicht eine direkte Drahtverbindung vieler Ausgänge.

TTL 2

Eigenschaften der TTL-Familie:
  1. Der niedrige Logikpegel liegt bei 0 oder 0,2 V.
  2. Der logische High-Pegel liegt bei 5V.
  3. Typischer Lüfter von 10. Dies bedeutet, dass an seinem Ausgang maximal 10 Gates unterstützt werden können.
  4. Ein TTL-Basisgerät benötigt eine Leistung von fast 10 mW, was bei Verwendung von Schottky-Geräten reduziert wird.
  5. Die durchschnittliche Laufzeit beträgt etwa 9 ns.
  6. Der Rauschabstand beträgt etwa 0,4V.
Serie von TTL IC:

TTL-ICs beginnen meistens mit der 7er-Serie. Es hat im Grunde 6 Unterfamilien als:

  1. Low-Power-Gerät mit einer Laufzeit von 35 ns und einer Verlustleistung von 1 mW.
  2. Schottky mit niedriger Leistung Gerät mit einer Verzögerung von 9 ns
  3. Erweitertes Schottky-Gerät mit einer Verzögerung von 1,5 ns.
  4. Hochleistungs-Schottky Gerät mit einer Verzögerung von 4 ns und einer Verlustleistung von 1 mW.

In jeder TTL-Geräte-Nomenklatur zuerst zwei NamenGeben Sie den Namen der Unterfamilie an, zu der das Gerät gehört. Die ersten beiden Ziffern geben den Betriebstemperaturbereich an. Die nächsten zwei Alphabete geben die Unterfamilie an, zu der das Gerät gehört. Die letzten beiden Ziffern geben die vom Chip ausgeführte Logikfunktion an.

Beispiele sind: 74LS02-2 weder Eingang NOR-Gatter.

74LS10- NAND-Gatter mit Triple-3-Eingang.

TTL-Anwendungen:
  1. Wird in Controller-Anwendungen zur Bereitstellung von 0 bis 5 V verwendet
  2. Wird als Schaltgerät in Scheinwerfern und Relais verwendet
  3. Wird in Prozessoren von Mini-Computern wie DEC VAX verwendet
  4. Wird in Druckern und Bildschirmgeräten verwendet
Typische TTL-Schaltungen

Logic Gates werden im täglichen Leben in Anwendungen wie Wäschetrockner, Computerdrucker, Türklingel usw. verwendet.

Die drei grundlegenden Logikgatter, die unter Verwendung der TTL-Logik implementiert sind, sind nachstehend angegeben:

1. NOR-Gate

TTL 3

Nehmen wir an, Eingang A befindet sich entsprechend logisch hochDer Emitter-Basisanschluss des Transistors ist in Sperrrichtung und der Basiskollektor-Übergang ist in Durchlassrichtung vorgespannt. Der Transistor Q3 erhält den Basisstrom von der Versorgungsspannung Vcc und geht in die Sättigung. Infolge der niedrigen Kollektorspannung von Q3 wird der Transistor Q5 abgeschaltet und wenn andererseits ein anderer Eingang niedrig ist, wird Q4 abgeschaltet und entsprechend wird Q5 abgeschaltet und der Ausgang wird über den Transistor Q3 direkt an Masse gelegt. In ähnlicher Weise befindet sich der Ausgang auf logischem High, wenn beide Eingänge logisch niedrig sind.

2. NICHT Gate
TTL 4

Bei niedrigem Eingang entspricht der entsprechende BasisemitterDie Verbindung ist vorwärts vorgespannt, und die Basiskollektorverbindung ist in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Als Ergebnis wird der Transistor Q2 gesperrt und auch der Transistor Q4 wird gesperrt. Der Transistor Q3 geht in Sättigung und die Diode D2 beginnt zu leiten und der Ausgang ist mit Vcc verbunden und geht auf logisch hoch. Wenn der Eingang logisch hoch ist, ist der Ausgang logisch niedrig.


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