Familia de circuite logice TTL (Transistor- Transistor- Logic)

Familia de circuite logice TTL (Transistor- Transistor- Logic)

Circuitele logice TTL- logica pe baza de tranzistor la intrare si tranzistor la iesire, sunt alimentate intre 0 si 5V, iar domeniul permis de abateri este 4.75-5.25.

Putem aproxima nivelul logic 0 pentru o tensiune cuprinsa intre 0-0,8V, si nivelul logic 1, pentru o tensiune intre ~ 2-5V., si o margine de zgomot de ~0.4V.

Principalele caracteristici electrice sunt viteza cu care lucreaza si puterea pe care o disipa. Timpul de propagare pentru o poarta standard TTL este relativ mare (comparativ cu CMOS-urile moderne), datorita comutarii tranzistoarelor din saturatie in blocare si invers, iar puterea disipata este de 10 mW.

Poarta fundamentala din familia TTL standard, cu ajutorul careia se poate genera orice functie logica este poarta SI-NU. Aceasta functie logica este realizata cu ajutorul tranzistorului multiemitor T1. Circuitul de intrare cu diode (specific familiei DTL) a fost inlocuit cu acest tranzistor multiemitor, deoarece viteza lui de comutatie este net superioara circuitului cu diode, iar sarcina electrica in baza este sensibil constanta.

Fig 5. Poarta SI-NU, familia TTL standard

Tranzistorul T2 indeplineste rolul de comanda in contratimp (totem pole) a etajului de iesire realizat cu tranzistoarele T3- repetor si T4- inversor si dioda D3 cu rol de deplasare de nivel. Diodele D1 si D2 au rolul de a limita salturile negative de tensiune de la intrari.

Observam ca circuitul asigura 0 logic la iesire numai daca pe ambele intrari se aplica 1 logic, conform tabelulul de adevar al functiei logice SI-NU.

In cazul familiei TTL, in acelasi circuit integrat, tranzistoarele pot fi caracterizate de doua stari diferite:

Blocat/ saturat (logica saturata);

Blocat/ in conductie (logica nesaturata).

Putem face o subclasificare dupa modul de functionare a elementelor componente si dupa performantele acestora:

Generatia 1, functionand in logica saturata. Este o generatie pe cale de disparitie, care foloseste doparea cu aur in functie de valorile componentelor, pot fi diferentiate trei serii constructive:

- seria normala, N (Normal), pentru aplicatii de uz general;

- seria rapida, H (High Speed), la care s-au diminuat valorile rezistentelor pentru a reduce constanta de timp de incarcare a capacitatii jonctiunii;

- seria de consum redus, L (Low Power), consum redus prin cresterea valorii rezistentelor

Generatia a 2-a, functionand in logica nesaturata. Impiedicarea saturarii este

realizata prin plasarea unei diode Schottky intre baza (B) si colectorul (C) tranzistoarelor. Aceasta conduce la reducerea sensibila a capacitatilor parazite. Astfel, timpii de comutatie ai tranzistoarelor au fost puternic redusi.

Se pot de asemenea diferentia si in acest caz mai multe serii constructive:

-seria LS (Low Power Schottky), care inlocuieste seria normala din generatia 1;

-seria S (Schotty), pentru aplicatii rapide.

Generatia a 3-a, functionand in logica nesaturata. Este o ameliorare tehnologica a seriilor S si LS. Reducerea dimensiunii tranzistoarelor a permis o micsorare de aproximativ [50-60] % a capacitatii jonctiunilor. Denumirea seriilor constructive este urmatoarea:

-seria ALS (Advanced Low Power Schottky);

-seria AS (Advanced Schotty).

Comparatie intre cele 3 generatii ale familiei TTL din punct de vedere al puterii consumate (P) si al timpului mediu de propagare (tp).

Tabelul 1. Comparatie intre puterea consumata si timpul de propagare