Транзисторно-транзисторна логика (TTL)

Статията ще разгледа логиката на TTL, която все още се използва в някои отрасли на технологиите. Общо на линия са няколко вида логика: транзистор транзистор (TTL), диод-транзистор (ЗБР), на базата на MOS транзистори (CMOS), както и въз основа на биполярни транзистори и CMOS. Първите чипове, които бяха широко използвани, бяха тези, които бяха построени на технологиите TTL. Но не можем да пренебрегнем други видове логики, които все още се използват в технологиите.

Диодна транзисторна логика

Използвайки конвенционални полупроводникови диоди, можете да получите най-простия логически елемент (диаграмата е показана по-долу). Този елемент в логиката се нарича "2I". Когато на входа е приложен нулев потенциал (или и двата), през резистора ще протича електрически ток. В този случай се получава значителен спад на напрежението. Може да се заключи, че при изхода на елемента потенциалът ще бъде равен на един, ако то е точно приложено към двата входа едновременно. С други думи, с помощта на такава схема се реализира логическата операция "2I".

Броят на полупроводниковите диоди зависи от това колко входа ще има елементът. Когато се използват два полупроводника, се изпълнява схема "2I", три - "3I" и т.н. В модерните чипове се получава елемент с осем диода ("8I"). голям недостатък на DTL-логиката е много ниското ниво на товароносимост. По тази причина трябва да свържете логическия елемент транзисторен усилвател биполярен тип.

Но логиката е много по-удобна за транзистори, които имат няколко допълнителни емитери. В такива логически схеми на TTL се използва транзистор с много емитер и не е свързан паралелно с полупроводникови диоди. Този елемент е по принцип подобен на "2I". но на изхода може да се получи високо ниво на потенциала само ако същата стойност е в същото време на двата входа. Токът на излъчвателя не е налице и преходите са заключени. Фигурата показва типична логическа диаграма, използваща транзистори.

Схеми на инвертори върху логически елементи

Използвайки усилвател, можете да обърнете сигнала към изхода на компонента. Елементите от типа "AND-NO" са посочени в търговските IC чипове. Например чип серията K155LA3 има в своите дизайнерски елементи от типа "2I-NE" в броя от четири парчета. Въз основа на този елемент се прави инверторно устройство. Използва се един полупроводников диод.

Ако е необходимо да се комбинират няколко елемента на логиката от типа "AND" според схемата "OR" (или ако е необходимо да се внедрят логическите елементи "OR"), транзисторите трябва да бъдат свързани паралелно в точките, посочени в диаграмата. В този случай се получава само един изходен етап. В тази снимка е показан логически елемент от типа "2ILI-NE":

Тези елементи се предлагат в микросхеми, обозначени с буквите LR. Но логичният тип TTL "OR-NO" е означен със съкращението LE, например, K153Le5. Има четири логически елемента "2ILI-NOT", вградени в него едновременно.

Логически нива на микросхеми

В съвременната технология се използват чипове с TTL логика, които имат мощност от 3 и 5 V. Но само логическото ниво на единица и нула на напрежението не зависи. Поради тази причина не е необходимо допълнително свързване на микросхеми. Графиката по-долу показва допустимото ниво на напрежението на изхода на елемента.

Напрежението в недефинирано състояние на входа на микрочипа в сравнение с изхода е приемливо в рамките на по-малък диапазон. И тази графика показва границите на логическата единица и нулевите нива за микросхеми тип TTL.

Включване на диода на Шотки

Но просто транзисторни превключватели има един голям недостатък - те имат режим на насищане при работа в открито състояние. За да излязат излишните носители и полупроводникът не е наситен, между основата и колектора е свързан полупроводников диод. Фигурата показва метода за свързване на Schottky диод и транзистор.

Шотки диоди имат праг на напрежението от около 0,2-0,4 V, докато р-п-преход силиций - най-малко 0,7 V. Това е много по-малко от времето на живот на малцинствата превозвачи в чип полупроводници. Шоткият диод позволява да се задържи транзистора поради ниския праг на преходния отвор. Поради тази причина транзисторът не може да превключи към режим.

Какви са семействата на TTL микросхеми?

Обикновено този тип чипове се захранват от източници от 5 V. Има чуждестранни аналози на вътрешните елементи - серията SN74. Но след сериите има цифров номер, който показва броя и вида на логическите компоненти. Чипът SN74S00 съдържа логическите елементи "2I-NOT". Има чипове, които имат по-голям температурен диапазон - домашен K133 и чужд SN54.

Руски чипове, сходни по състав с SN74, се произвеждат под наименованието К134. Външните микрочипове, че консумацията на енергия и ниска скорост са в края на буква L. чужбина чип с буквата S в края са вътрешни партньори, в които Фигура 1 е заменен с 5. Например, известно на всички К555 или K531. Днес, няколко вида чипове, произведени K1533 серия, чиято скорост и консумацията на енергия е много ниска.

Логически елементи на транзисторите на CMOS

Чиповете, в които има допълващи транзистори, се основават на елементи MOS с п- и n-канали. С един потенциален транзистор с р-канал се отваря. Когато се формира логическа "1", горният транзистор се отваря и долният се затваря. В този случай токът не протича през микроциркулацията. Когато се образува "0", долният транзистор се отваря и горният се затваря. В този случай токът преминава през микроциркулацията. Пример за най-простият логически елемент е инверторът.

Имайте предвид, че в чиповете на CMOS транзисторите няма потребление на ток в статичния режим. Текущото потребление започва само при преминаване от едно състояние към друго логическо устройство. TTL логиката върху тези елементи се характеризира с ниска консумация на енергия. Фигурата показва диаграма на елемент от типа "AND-N", съставен от транзистори CMOS.

На два транзистора е изградена схема за активно натоварване. Ако е необходимо да се образува голям потенциал, тези полупроводници се отварят, докато ниските са затворени. Обърнете внимание на факта, че транзистор-транзисторната логика (TTL) е изградена въз основа на работата на клавишите. Полупроводниците в горната част на ръката са отворени, а в долната част те се затварят. В този случай, в статичен режим, чипа няма да консумира ток от източника на захранване.