TTL

0
192

TTL (Transistor-Transistor Logic) – pierwsza technologia masowej produkcji cyfrowych układów scalonych opracowana i wdrażana od początku lat sześćdziesiątych. 

Budowa i działanie

Wewnątrz obudowy układu scalonego znajduje się półprzewodnikowa struktura złożona na ogół z wielu tysięcy tranzystorów i oporników.

Układy logiczne TTL wykorzystują dwubiegunowe tranzystory typu NPN i PNP grupowane są w systemach bramek logicznych, których liczba świadczy o złożoności układu. W standardowych bramkach logicznych TTL tranzystory działają albo całkowicie w obszarze „odciętym”, albo całkowicie w obszarze “nasyconym”, pełniąc funkcję przełącznika.

Bramka NAND w technologii TTL

Układy typu TTL  zbudowane są z tranzystorów bipolarnych. Pracują w zakresie napięć 0 – 5 V. Logiczne „0” jest określone napięciem wejściowym w zakresie 0 – 0,8 V, a logiczna „1” – 2,4 – 5 V. Obszar napięcia pomiędzy tymi dwoma poziomami (0,8 – 2,4 V) jest zakresem nieokreślonym, a działanie w tym obszarze może wywołać na wyjściu bramki fałszywy sygnał. Choć istnieje komplementarny system „logiki ujemnej”, w którym wartości „0” i „1” są odwrócone, jednak większość cyfrowych bramek logicznych i cyfrowych układów logicznych wykorzystuje właśnie tzw. „logikę dodatnią”, w której logiczne „0” jest reprezentowany przez napięcie zerowe (0 V lub masa), a poziom logicznej „1” reprezentuje napięcie +5 V.

Cechy charakterystyczne

Ponieważ układy TTL pobierają prąd przez cały czas, w którym podłączone są do zasilania, charakteryzują się dużym zużyciem energii, znacznie większym niż układy wykonane w technologii CMOS, które prąd pobierają jedynie w momencie przełączania tranzystorów. Początkowo atutem układów TTL była szybkość działania, jednak wraz z rozwojem technologii przewaga nad jednostkami CMOS przestała być istotna.

Serie

Układy TTL, oprócz typu standard, produkowane były w kilku seriach różniących się szybkością działania i mocą strat. 

  • ALS (Advanced Low power Schottky) – udoskonalona seria LS z niskim poborem prądu.
  • F (Fast) – najszybsza seria TTL (125 MHz).
  • AS (Advanced Schottky) – udoskonalona seria S (duża szybkość działania).
  • LS (Low power Schottky) – wersja S o niskim zużyciu prądu – lepsza kombinacja szybkości i zużycia energii. Najbardziej popularny typ TTL.
  • L (Low power) – wersja o małym poborze prądu, wolniejsza od standardowej.
  • H (High speed) – większa prędkość niż standard (zmniejszenie rezystorów spowodowało wzrost szybkości przełączania tranzystorów), także większy pobór mocy. 
  • S (Schottky) – wersja z większą szybkością działania (125 MHz), będącą efektem zastosowania diody Schottky’ego wpiętej równolegle do złącza kolektor – baza i zabezpieczającej tranzystor przed nasyceniem (dużo szybsze przejście tranzystora pomiędzy stanem przewodzenia i zatkania). Wersję S cechuje większe zużycie energii.
  • LVTTL (Low-voltage TTL) – zasilanie napięciem 3,3 V.

Najbardziej zaawansowane były serie ALS, F, AS, natomiast L, LS i wersja standardowa stały się z upływem lat przestarzałe i nie były polecane do nowych zastosowań (układy LS były jednak prawdopodobnie najbardziej popularnym typem TTL). Seria L zastąpiona została przez układy produkowane w technologii CMOS.

Zastosowania

Przed pojawieniem się układów VLSI układy scalone TTL były (i są, choć w ograniczonym zakresie) standardowym elementem technologii produkcji podzespołów komputerowych, sterowanych numerycznie urządzeń automatyki przemysłowej, konsol wideo. Znalazły zastosowanie także w aplikacjach analogowych: układach wzmacniających, oscylatorach kwarcowych.

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o