Logik des Transistor-Transistors (TTL) ist eine Klasse von Digitalstromkreisen, die von Bipolar-Verbindungspunkt-Transistoren (BJT) und Widerständen gebaut sind. Es wird Logik des Transistor-Transistors genannt, weil sowohl die Logik gating Funktion (z.B, ALS AUCH) und die ausführlicher erläuternde Funktion durch Transistoren (Unähnlichkeit mit RTL und DTL) durchgeführt wird.

TTL ist bemerkenswert, um eine weit verbreitete Familie des einheitlichen Stromkreises (IC) zu sein, die in vielen Anwendungen wie Computer, Industriesteuerungen, Testausrüstung und Instrumentierung, Verbraucherelektronik, Synthesizer usw. verwendet ist. Der Benennungs-TTL wird manchmal verwendet, um TTL-vereinbare Logikniveaus zu bedeuten, selbst wenn nicht vereinigt direkt mit TTL Stromkreise, zum Beispiel als ein Etikett auf den Eingängen und Produktionen von elektronischen Instrumenten integriert hat.

Geschichte

TTL wurde 1961 von James L. Buie von TRW erfunden, "besonders angepasst dem neuen Entwickeln hat Stromkreis-Designtechnologie integriert", und es Transistor-verbundene Transistor-Logik (TCTL) ursprünglich genannt wurde. Der erste kommerzielle einheitliche Stromkreis TTL Geräte wurde von Sylvania 1963, genannte die Sylvania Universale Logikfamilie Auf höchster Ebene (SUHL) verfertigt. Die Sylvania Teile wurden in den Steuerungen der Rakete von Phönix verwendet. TTL ist populär bei elektronischen Systementwerfern geworden, nachdem Instrumente von Texas die 5400 Reihen von ICs, mit der militärischen Temperaturreihe, 1964 und den späteren 7400 Reihen eingeführt haben, die über eine schmalere Reihe, und mit billigen Plastikpaketen 1966 angegeben sind.

Die Instrumente von Texas 7400 Familie sind ein Industriestandard geworden. Vereinbare Teile wurden von Motorola, AMD, Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-THOMSON und Nationalem Halbleiter und vielen anderen Gesellschaften, sogar im Ostblock (die Sowjetunion, die DDR, Polen, Bulgarien) gemacht. Nicht nur haben andere vereinbare TTL Teile gemacht, aber vereinbare Teile wurden mit vielen anderen Schaltungstechniken ebenso gemacht. Mindestens ein Hersteller, IBM, hat nichtvereinbare TTL Stromkreise für seinen eigenen Gebrauch erzeugt; IBM hat die Technologie in IBM System/38, IBM 4300 und IBM 3081 verwendet.

Der Begriff "TTL" wird auf viele aufeinander folgende Generationen der bipolar Logik mit allmählichen Verbesserungen im Geschwindigkeits- und Macht-Verbrauch im Laufe ungefähr zwei Jahrzehnte angewandt. Die am meisten kürzlich vorgestellte Familie, 74AS/ALS Fortgeschrittener Schottky, wurde 1985 vorgestellt. Bezüglich 2008 setzen Instrumente von Texas fort, die mehr Mehrzweckchips in zahlreichen veralteten Technologiefamilien, obgleich zu vergrößerten Preisen zu liefern. Gewöhnlich integrieren TTL Chips nicht mehr als einige hundert Transistoren jeder. Funktionen innerhalb eines einzelnen Pakets erstrecken sich allgemein von einigen Logiktoren bis eine Mikroprozessor-Bit-Scheibe. TTL ist auch wichtig geworden, weil seine niedrigen Kosten Digitaltechniken wirtschaftlich praktisch für durch analoge Methoden vorher getane Aufgaben gemacht haben.

Der Kenbak-1, Vorfahr zu den ersten Personalcomputern, hat TTL für seine Zentraleinheit statt eines Mikroprozessor-Spans verwendet, der 1971 nicht verfügbar war. Die 1973-Xerox-Altstimme und 1981 Sternarbeitsplätze, die die grafische Benutzerschnittstelle eingeführt haben, haben TTL Stromkreise verwendet, die am Niveau von ALUs und bitslices beziehungsweise integriert sind. Die meisten Computer haben TTL-vereinbare "Leim-Logik" zwischen größeren Chips gut in die 1990er Jahre verwendet. Bis zum Advent der programmierbaren Logik war getrennte bipolar Logik an den Prototyp gewöhnt, und eifern Sie mit Mikroarchitekturen unter der Entwicklung wett.

Durchführung

Grundsätzliches TTL Tor

TTL Eingänge sind die Emitter eines Transistors des vielfachen Emitters. Diese IC Struktur ist zu vielfachen Transistoren funktionell gleichwertig, wo die Basen und Sammler zusammen gebunden werden. Die Produktion wird durch einen allgemeinen Emitter-Verstärker gepuffert.

Eingänge beide logischen. Wenn alle Eingänge an der Hochspannung gehalten werden, werden die Grundemitter-Verbindungspunkte des Transistors des vielfachen Emitters rückbeeinflusst. Verschieden von DTL wird ein kleiner "Sammler"-Strom (ungefähr 10µA) durch jeden der Eingänge gezogen. Das ist, weil der Transistor in der rückaktiven Weise ist. Ein ungefähr unveränderlicher Strom fließt von der positiven Schiene durch den Widerstand und in die Basis des vielfachen Emitter-Transistors. Dieser Strom führt den Grundemitter-Verbindungspunkt des Produktionstransistors durch, ihm erlaubend, zu führen und die Produktionsstromspannung niedrig (logische Null) ziehend.

Ein Eingang logische Null. Bemerken Sie, dass der Grundsammler-Verbindungspunkt des Transistors des vielfachen Emitters und der Grundemitter-Verbindungspunkt des Produktionstransistors der Reihe nach zwischen dem Boden des Widerstands und Boden sind. Wenn eine Eingangsstromspannung Null wird, ist der entsprechende Grundemitter-Verbindungspunkt des Transistors des vielfachen Emitters in der Parallele mit diesen zwei Verbindungspunkten. Ein Phänomen hat aktuell steuernd genannt bedeutet, dass, wenn zwei mit der Stromspannung stabile Elemente mit verschiedenen Schwellenstromspannungen in der Parallele verbunden werden, der Strom durch den Pfad mit der kleineren Schwellenstromspannung fließt. Infolgedessen fließt kein Strom durch die Basis des Produktionstransistors, es veranlassend, aufzuhören zu führen, und die Produktionsstromspannung wird hoch (logische). Während des Übergangs ist der Eingangstransistor kurz in seinem aktiven Gebiet; so zieht es einen großen Strom von der Basis des Produktionstransistors weg und entlädt so schnell seine Basis. Das ist ein kritischer Vorteil von TTL über DTL, der den Übergang über eine Diode-Eingangsstruktur beschleunigt.

Der Hauptnachteil von TTL mit einer einfachen Produktionsbühne ist der relativ hohe Produktionswiderstand an der Produktion logisch "1", der durch den Produktionssammler-Widerstand völlig bestimmt wird. Es beschränkt die Zahl von Eingängen, die (der fanout) verbunden werden können. Ein Vorteil der einfachen Produktionsbühne ist das Hochspannungsniveau (bis zu V) der Produktion logisch "1", wenn die Produktion nicht geladen wird.

Auf die Logik dieses Typs wird am häufigsten mit dem Sammler-Widerstand des weggelassenen Produktionstransistors gestoßen, eine offene Sammler-Produktion machend. Das erlaubt dem Entwerfer, Logik durch das Anschließen der offenen Sammler-Produktionen von mehreren Logiktoren zusammen zu fabrizieren, und die Versorgung einer äußerlichen Single zieht Widerstand hoch. Wenn einige der Logiktore Logik niedrig wird (das Transistor-Leiten), wird die vereinigte Produktion niedrig sein. Beispiele dieses Typs des Tors sind die 7401 und 7403 Reihen.

TTL mit einer "Totempfahl"-Produktionsbühne

Um das Problem mit dem hohen Produktionswiderstand der einfachen Produktion zu beheben, inszenieren das zweite schematische fügt dazu einen "Totempfahl" ("Stoß-Ziehen") Produktion hinzu. Es besteht aus den zwei n-p-n Transistoren V und V, die "sich hebende" Diode V und der strombegrenzende Widerstand R (sieh die Zahl rechts). Es wird durch die Verwendung derselben aktuellen steuernden Idee wie oben gesteuert.

Wenn V "aus" ist, V ist "von" ebenso, und V funktioniert im aktiven Gebiet als ein Stromspannungsanhänger, der hohe Produktionsstromspannung (logisch "1") erzeugt. Wenn V "auf" ist, aktiviert es V, niedrige Stromspannung (logisch "0") zur Produktion steuernd. V und V Verbindungspunkte des Sammlers-Emitters verbinden V Grundemitter-Verbindungspunkt in der Parallele zum Reihe-verbundenen V Grundemitter und V Verbindungspunkte der Anode-Kathode. V Grundstrom wird beraubt; der Transistor biegt ab, und er wirkt auf die Produktion nicht ein. In der Mitte des Übergangs beschränkt der Widerstand R den Strom, der direkt durch den verbundenen Transistor der Reihe V, Diode V und Transistor V fließt, die alle führen. Es beschränkt auch den Produktionsstrom im Fall von der Produktion logisch "1" und kurze Verbindung zum Boden. Die Kraft des Tors kann vergrößert werden, ohne den Macht-Verbrauch durch das Entfernen der Widerstände des Hochziehens und Ziehens unten von der Produktionsbühne proportional zu betreffen.

Der Hauptvorteil von TTL mit einer "Totempfahl"-Produktionsbühne ist der niedrige Produktionswiderstand an der Produktion logisch "1". Es wird durch den oberen Produktionstransistor das V Funktionieren im aktiven Gebiet als ein Stromspannungsanhänger bestimmt. Der Widerstand R vergrößert den Produktionswiderstand nicht, da es im V Sammler verbunden wird und sein Einfluss durch das negative Feed-Back ersetzt wird. Ein Nachteil der "Totempfahl"-Produktionsbühne ist der verminderte Spannungspegel (nicht mehr als 3.5 V) der Produktion logisch "1" (sogar, wenn die Produktion ausgeladen wird). Der Grund dieser Verminderung ist die Spannungsabfälle über den V Grundemitter und die V Verbindungspunkte der Anode-Kathode.

Das Verbinden von Rücksichten

Wie DTL ist TTL eine Strom versenkende Logik, da ein Strom von Eingängen gezogen werden muss, um ihnen zu einer Logik 0 Niveau zu bringen. An der niedrigen Eingangsstromspannung geben die TTL Quellstrom ein, der von der vorherigen Bühne gefesselt sein muss. Der maximale Wert dieses Stroms ist ungefähr 1.6 mA für ein TTL Standardtor. Die Eingangsquelle muss niedrig-widerspenstig genug sein ((genaue Logikniveaus ändern sich ein bisschen zwischen Subtypen und durch die Temperatur). TTL Produktionen werden normalerweise auf schmalere Grenzen zwischen 0 V und 0.4 V für einen "niedrigen" und zwischen 2.6 V und 5 V für einen "hohen" eingeschränkt, 0.4V der Geräuschimmunität zur Verfügung stellend. Die Standardisierung der TTL Niveaus war so allgegenwärtig, dass komplizierte Leiterplatten häufig TTL Chips enthalten haben, die von vielen verschiedenen Herstellern gemacht sind, die für die Verfügbarkeit ausgewählt sind, und, Vereinbarkeit gekostet haben, die wird sichert; zwei Leiterplatte-Einheiten von demselben Montageband in verschiedenen aufeinander folgenden Tagen oder Wochen könnten eine verschiedene Mischung von Marken dessen haben steuert in dieselben Positionen auf dem Ausschuss bei; Reparatur war mit verfertigten Jahren von Chips (manchmal mehr als ein Jahrzehnt) später möglich als ursprüngliche Bestandteile. Innerhalb nützlich breiter Grenzen konnten Logiktore als ideale Geräte von Boolean ohne Sorge für elektrische Beschränkungen behandelt werden.

In einigen Fällen (z.B, wenn die Produktion eines TTL Logiktors verwendet werden muss, für den Eingang eines CMOS Tors zu steuern), kann der Spannungspegel der "Totempfahl"-Produktionsbühne an der Produktion logisch "1" bis zu V durch das Anschließen eines Außenwiderstands zwischen dem V Sammler und der positiven Schiene vergrößert werden. Es zieht die V Kathode und Kürzungen - von der Diode hoch. Jedoch wandelt diese Technik wirklich die hoch entwickelte "Totempfahl"-Produktion in eine einfache Produktionsbühne um, die bedeutenden Produktionswiderstand hat, wenn sie ein hohes Niveau (bestimmt durch den Außenwiderstand) steuert.

Das Verpacken

Wie am meisten einheitliche Stromkreise der Periode 1965-1990 wurden TTL Geräte gewöhnlich in Doppelreihenpaketen durch das Loch mit zwischen 14 und 24 Leitungsleitungen paketiert, die gewöhnlich aus Epoxydharz-Plastik (PDIP) oder manchmal aus keramischen (CDIP) gemacht sind. Mit dem Balkenleitungsspan-Würfel ohne Pakete wurden für den Zusammenbau in die größere Reihe gemacht, weil Hybride Stromkreise integriert hat. Teile für militärische und Raumfahrtanwendungen wurden in flachen Sätzen paketiert, eine Form des Oberflächengestell-Pakets, damit führt passend, um sich schweißen zu lassen oder zu gedruckten Leiterplatten zu löten. Heute sind viele TTL-vereinbare Geräte in Oberflächengestell-Paketen verfügbar, die in einer breiteren Reihe von Typen verfügbar sind als Pakete durch das Loch.

TTL wird besonders integrierten Stromkreisen von bipolar gut angepasst, weil zusätzliche Eingänge zu einem Tor bloß zusätzliche Emitter auf einem geteilten Grundgebiet des Eingangstransistors verlangt haben. Wenn individuell paketierte Transistoren verwendet würden, würden die Kosten aller Transistoren ein davon abhalten, solch eine Eingangsstruktur zu verwenden. Aber in einem einheitlichen Stromkreis fügen die zusätzlichen Emitter für Extrator-Eingänge nur ein kleine Gebiet hinzu.

Vergleich mit anderen Logikfamilien

TTL Geräte verbrauchen wesentlich mehr Macht als gleichwertige CMOS Geräte ruhig, aber Macht-Verbrauch nimmt mit der Uhr-Geschwindigkeit als schnell bezüglich CMOS Geräte nicht zu. Im Vergleich zu zeitgenössischen ECL Stromkreisen verwendet TTL weniger Macht und hat leichtere Designregeln, aber ist wesentlich langsamer. Entwerfer können ECL und TTL Geräte in demselben System verbinden, um am besten gesamte Leistung und Wirtschaft zu erreichen, aber Niveau auswechselnde Geräte sind zwischen den zwei Logikfamilien erforderlich. TTL ist weniger empfindlich, um von der elektrostatischen Entladung zu beschädigen, als frühe CMOS Geräte.

Wegen der Produktionsstruktur von TTL Geräten ist der Produktionsscheinwiderstand zwischen dem hohen und niedrigen Staat asymmetrisch, sie unpassend machend, um Übertragungslinien zu steuern. Dieser Nachteil wird gewöhnlich durch die Pufferung der Produktionen mit speziellen Linienfahrer-Geräten überwunden, wohin Signale durch Kabel gesandt werden müssen. ECL, auf Grund von seiner symmetrischen niederohmigen Produktionsstruktur, hat diesen Nachteil nicht.

Die TTL "Totempfahl"-Produktionsstruktur hat häufig ein kurzes Übergreifen, wenn beide die oberen und niedrigeren Transistoren führen, auf einen wesentlichen Puls des von der Macht-Versorgung gezogenen Stroms hinauslaufend. Diese Pulse können sich auf unerwartete Weisen zwischen vielfachen einheitlichen Stromkreis-Paketen paaren, auf reduzierten Geräuschrand hinauslaufend, und Leistung senken. TTL Systeme haben gewöhnlich einen Entkoppeln-Kondensator für jeden oder zwei IC Pakete, so dass ein Stromimpuls von einem Span die Versorgungsstromspannung auf andere nicht einen Augenblick lang reduziert.

Mehrere Hersteller liefern jetzt CMOS Logikentsprechungen mit dem TTL-vereinbaren Eingang und den Produktionsniveaus, gewöhnlich Teil-Zahlen ertragend, die dem gleichwertigen TTL Bestandteil und mit demselben pinouts ähnlich sind. Zum Beispiel 74HCT00 stellt Reihe vielen Störsignal-Ersatz für bipolar 7400 Reihe-Teile zur Verfügung, aber verwendet CMOS Technologie.

Subtypen

Aufeinander folgende Generationen der Technologie haben vereinbare Teile mit dem verbesserten Macht-Verbrauch oder der umschaltenden Geschwindigkeit oder den beiden erzeugt. Obwohl Verkäufer gleichförmig diese verschiedenen Erzeugnisse als TTL mit Dioden von Schottky auf den Markt gebracht haben, konnten einige der zu Grunde liegenden Stromkreise, solcher, wie verwendet, in der LS Familie, als DTL eher betrachtet werden.

Schwankungen und Nachfolger der grundlegenden TTL Familie, die eine typische Tor-Fortpflanzungsverzögerung 10ns und eine Macht-Verschwendung von 10 mW pro Tor, für ein Produkt der Macht-Verzögerung (PDP) oder umschaltende Energie von ungefähr 100 pJ hat, schließen ein:

• Niedrige Macht TTL (L), der umschaltende Geschwindigkeit (33ns) gegen die Verminderung des Macht-Verbrauchs (1 mW) (jetzt im Wesentlichen ersetzt durch die CMOS Logik) getauscht

hat

• Schnelllaufender TTL (H), mit der schnelleren Schaltung als normaler TTL (6ns), aber bedeutsam höhere Macht-Verschwendung (22 mW)
• Schottky TTL (S), eingeführt 1969, der Diode-Klammern von Schottky an Tor-Eingängen verwendet hat, um Anklage-Lagerung zu verhindern und umschaltende Zeit zu verbessern. Diese Tore bedient schneller (3ns), aber hatten höhere Macht-Verschwendung (19 mW)
• Niedrige Macht Schottky TTL (LS) - hat die höheren Widerstand-Werte der niedrigen Macht TTL und die Dioden von Schottky verwendet, um eine gute Kombination der Geschwindigkeit (9.5ns) und reduzierter Macht-Verbrauch (2 mW), und PDP von ungefähr 20 pJ zur Verfügung zu stellen. Wahrscheinlich der allgemeinste Typ von TTL, diese wurden als Leim-Logik in Mikrocomputern verwendet, im Wesentlichen den ehemaligen H, L, und S Unterfamilien ersetzend.
• Schnell (F) und Varianten von Advanced-Schottky (AS) von LS von Fairchild und TI, beziehungsweise, um 1985, mit Stromkreisen "des Müllers-Mörders", um den niedrigen-zu-hoch Übergang zu beschleunigen. Diese Familien haben PDPs von 10 pJ und 4 pJ, beziehungsweise, der niedrigsten von allen TTL Familien erreicht.
• Niedrige Stromspannung TTL (LVTTL) für 3.3-Volt-Macht-Bedarf und verbindendes Gedächtnis.

Die meisten Hersteller bieten kommerziell an und haben Temperaturreihen erweitert: Zum Beispiel werden Instrumente von Texas 7400 Reihe-Teile von 0 bis 70°C, und 5400 Reihe-Geräte über die Temperaturreihe der militärischen Spezifizierung 55 zu +125°C abgeschätzt.

Spezielle Qualitätsniveaus und Teile der hohen Zuverlässigkeit sind für militärische und Raumfahrtanwendungen verfügbar.

Strahlengehärtete Geräte werden für Raumanwendungen angeboten.

Anwendungen

Vor dem Advent von VLSI Geräten waren integrierte Stromkreise von TTL eine Standardmethode des Aufbaus für die Verarbeiter des Minicomputers und Großrechner-Verarbeiter; solcher als der DEZ VAX und Daten Allgemeine Eklipse, und für die Ausrüstung wie Werkzeugmaschine zeigen numerische Steuerungen, Drucker und Video Terminals. Da Mikroprozessoren funktioneller geworden sind, sind TTL Geräte wichtig für "Leim" Logikanwendungen wie schnelle Busfahrer auf einer Hauptplatine geworden, die zusammen die in VLSI Elementen begriffenen Funktionsblöcke binden.

Analoge Anwendungen

Während ursprünglich entworfen, Logikniveau Digitalsignale zu behandeln, kann ein TTL inverter als ein analoger Verstärker beeinflusst werden. Das Anschließen eines Widerstands zwischen der Produktion und dem Eingang beeinflusst das TTL Element als ein negativer Feed-Back-Verstärker. Solche Verstärker können nützlich sein, um analoge Signale zum Digitalgebiet umzuwandeln, aber würden nicht normalerweise verwendet, wo analoge Erweiterung der primäre Zweck ist. TTL inverters kann auch in Kristalloszillatoren verwendet werden, wo ihre analoge Erweiterungsfähigkeit bedeutend ist.

Siehe auch

• Positive emittergekoppelte Logik (PECL)
• Digitalstromkreis

Zeichen

• Millman, J. Mikroelektronik Digitale und Analoge Stromkreise und Systeme. New York:McGraw-Hill Book Company. 1979. Internationale Standardbuchnummer 0 07 042327 X

<zitieren/>

Links

• Instrument-Logikfamilienanwendung von Texas bemerkt
• TTL NAND und UND Tore von Lehren In Elektrischen Stromkreisen durch Tony Kuphaldt