电晶体逻辑- 维基百科,自由的百科全书
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电晶体-电晶体逻辑(英语:Transistor-Transistor Logic,缩写为TTL),是市面上较为常见且应用广泛的一种逻辑闸数字集成电路,由电阻器和电晶体而组成。
电晶体-电晶体逻辑
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基于摩托罗拉68000微处理器的计算机,在面包板上可看到各种TTL元件
电晶体-电晶体逻辑(英语:Transistor-TransistorLogic,缩写为TTL),是市面上较为常见且应用广泛的一种逻辑闸数字集成电路,由电阻器和电晶体而组成。
TTL最早是由德州仪器所开发出来的,现虽有多家厂商制作,但编号命名还是以德州仪器所公布的资料为主。
其中最常见的为74系列。
与TTL分庭抗礼的是CMOS,旧时两者相比较TTL主要是速度快,CMOS则是速度慢,但省电、成本比TTL低。
随着CMOS技术的进步,其反应速度已经超越TTL。
而且CMOS内部不具有制作麻烦的电阻,所以TTL可说几乎没有发展。
目前TTL主要应用于教育或是较简单的数位电路。
目录
1内部主要构成元件
274系列与54系列
2.1以内部结构区分
2.1.1TTL各系列典型消耗功率与传输延迟的比较
2.2以输出型态分类
2.3代表性IC
3TTL电压准位
3.1使用标准供电电压5V的TTL电压准位规范
4使用注意事项
5相关
内部主要构成元件[编辑]
7400元件
TTL最主要是由N组电阻、电晶体、二极体构成的偏压电路所组合出来,在线性放大器的角度来看就是数个CE(共射极)电路或是CC(共集极)电路所组成。
当然这只是比喻并非实际,毕竟在数位逻辑的世界就是只有0跟1,也就是关或开。
74系列与54系列[编辑]
7400电路图
主条目:7400系列
74系列为民用品,可工作于商用温度范围(0至70度C),是一般TTL逻辑电路中最常见的系列,在数位逻辑或是微处理机的相关课程更是少不了它们的存在。
54系列为军用品,可工作于军用温度范围(-55至125度C),用于具有特殊工作需求的地方。
74系列TTLIC的分类如下:
以内部结构区分[编辑]
标准型
结构跟构成的材料最简单,相对的特性也是不理想,所以此类型已经被淘汰多时。
无英文简写,范例:7400。
早期的低功率型与高速型
低功率型,(英文LowPower简写“L”),耗电低,但速度慢。
范例:74L00。
高速型,(英文HighSpeed简写“H”),速度较快,输出较强,但耗电高。
范例:74H00。
由于S型耗电与H型相近,但速度极快。
LS型的耗电与L型相近,但速度却快很多,甚至比H型还快。
因此L型与H型很快就退出市场。
萧特基(Schottky)
除了电阻器一样是做控流跟偏压用途,萧特基型最主要是采用萧特基二极体跟萧特基电晶体,改善切换速度。
在市面上跟教育单位非常普及,特性也很不错,常常被用来搭配Intel8051使用。
LS型逐渐成为TTL中的主流。
萧特基型(英文SchottkyLogic,简写“S”),范例:74S00。
高级萧特基型(英文AdvancedSchottkyLogic,简写“AS”),范例:74AS00。
低功率萧特基型(英文LowPowerSchottkyLogic,简写“LS”),范例:74LS00。
高级低功率萧特基型(英文AdvancedLowPowerSchottkyLogic,简写“ALS”),范例:74ALS00。
快速(英文Fast,简写“F”)
快速型是有别于萧特基型所另外发展的高速TTL,范例:74F00。
CMOS(英语:ComplementaryMetalOxideSemiconductor)
虽然此类型的编号与接脚规格跟TTL一样,但内部的实际结构是CMOS,而不是TTL所使用的接面电晶体。
此系列具有CMOS的高输入阻抗特性与低耗电,但工作电压范围有别于先前RCA所发展的40跟45系列的CMOS逻辑IC。
除早期的C系列外,此类CMOS的运作速度非常快。
CMOS,英文简写“C”,范例:74C00。
高级CMOS(英文AdvancedCMOSLogic,简写“AC”),范例:74AC00。
高速CMOS(英文HighSpeedCMOSLogic,简写“HC”),范例:74HC00。
高级高速CMOS(英文AdvancedHighSpeedCMOSLogic,简写“AHC”),范例:74AHC00。
TTL各系列典型消耗功率与传输延迟的比较[编辑]
系列
型号
特徴
消耗电力(mW/Gate)
传输延遅tpd(nsec)
标准TTL
74
1962年商品化初期的标准品
10
10
低功率TTL
74L
初期的低消耗电力产品。
但速度慢。
1
35
高速TTL
74H
初期的高速暨高输出TTL。
但消耗电力大。
20
6
萧特基TTL
74S
使用萧特基二极体与萧特基电晶体的高速TTL
20
3
低功率萧特基TTL
74LS
1970年代后半至80年代前半的主流TTL
2
10
先进(Advanced)LS-TTL
74ALS
1980年代中期推出的LS-TTL改良品
1
4
先进(Advanced)S-TTL
74AS
1980年代中期推出的S-TTL改良品
20
1.5
快速型FAST
74F
1980年代中期由Fairchild公司发售的高速萧特基TTL
4
2.5
以输出型态分类[编辑]
图腾式输出(Totem-poleOutput)
大部分74系列的组合逻辑IC,都是采用图腾式输出。
此种输出可以输出高电位与低电位。
被称为图腾式则是因为电路形式像图腾一样配置。
开集极式输出(OpenCollector,简称O.C.)
此种输出不能输出高电位,输出只有开路与低电位两种状态。
可以承受较高的电压或与不同工作电压的电路连接。
有时开集极式输出可用来应付比较重的负载(例继电器)。
可以允许多个开集极式逻辑输出进行并联,作为Wired-AND使用。
图腾式的逻辑闸输出不能并联连接。
三态式输出(Tri-state或3-state)
在数位电路除了0跟1以外,另一种状态则是高阻抗,高阻抗对电路来说即是断路。
主要是用于汇流排(bus)等。
史密特触发型输入(SchmittTrigger)
此类型逻辑闸具有所谓的迟滞电压,不易因为输入在0/1交界电压附近的小幅变化而产生输出跳动,主要用途是抗杂讯、消除机械式接点的弹跳(暂态)现象,也可用来做RC振荡器等。
代表性IC[编辑]
反及闸(NAND):7400、7410、7412、7420、7430
反或闸(NOR):7402、7427
反闸(NOT):7404、7414
及闸(AND):7408、7411、7421
或闸(OR):7432
互斥或闸(XOR):7486
同或门(XNOR):74266
缓冲闸(Buffer):7407、74244
BCD码(十进制)转七段显示器解码器:7447、7448
全加器(FullAdders):7483、74283
D型栓锁器(D-typeLatches):74373
异步计数器(AsynchronousCounter):7490(十进制,Decade)、7492、7493(十六进制)、74190(可预设十进制)
TTL电压准位[编辑]
使用标准供电电压5V的TTL电压准位规范[编辑]
输入电压准位
Hi输入电压:2.0V以上
Low输入电压:0.8V以下
输出电压准位
Hi输出电压:2.4V以上
Low输出电压:0.4V以下
由以上规范可以算出:前一级输出至次一级输入电压准位间,可以容忍的杂讯边际电压是0.4V。
使用注意事项[编辑]
避免在带有静电的情况下接触IC
TTL的电源电压要5V,建议最低不低于4.75V,最高不高于5.25V
若输入端空接,逻辑闸会把输入端视为HI(逻辑1)的状态
注意第一只脚的位置,以免错接
若某一逻辑闸的输出要并接许多负载或是逻辑闸,最好先装缓冲器或是提升电阻,以免发生负载效应
相关[编辑]
维基共享资源中相关的多媒体资源:电晶体-电晶体逻辑
电子学主题
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与
或
非
同
与非
或非
异或
同或
蕴含
TTL
74190
CMOS
加法器
乘法器
编码器
译码器
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D
JK
T
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LCCN:sh85136934
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