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電晶體-電晶體邏輯

十二月 04, 2023

電晶體－電晶體邏輯（英語：Transistor-Transistor Logic，缩写为TTL），是市面上较为常見且应用广泛的一种邏輯閘数字集成电路，由电阻器和電晶體而组成。TTL最早是由德州儀器所開發出來的，現雖有多家廠商製作，但編號命名還是以德州儀器所公佈的資料為主。其中最常見的為74系列。

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

与TTL分庭抗禮的是CMOS，旧时两者相比较TTL主要是速度快，CMOS則是速度慢，但省電、成本比TTL低。隨着CMOS技術的進步，其反應速度已經超越TTL。而且CMOS內部不具有製作麻煩的電阻，所以TTL可說几乎沒有發展。目前TTL主要应用于教育或是較簡單的數位電路。

內部主要構成元件 编辑

 
7400元件

TTL最主要是由N組電阻、電晶體、二極體構成的偏壓電路所組合出來，在線性放大器的角度來看就是數個CE（共射極）電路或是CC（共集極）電路所組成。當然這只是比喻並非實際，畢竟在數位邏輯的世界就是只有0跟1，也就是關或開。

74系列與54系列 编辑

 
7400电路图
主条目：7400系列

74系列为民用品，可工作於商用溫度範圍（0至70℃），是一般TTL邏輯電路中最常見的系列，在數位邏輯或是微處理機的相關課程更是少不了它們的存在。

54系列为军用品，可工作於軍用溫度範圍（-55至125℃），用於具有特殊工作需求的地方。

74系列TTL IC的分類如下：

以內部結構區分 编辑

  • 標準型
結構跟構成的材料最簡單，相對的特性也是不理想，所以此類型已經被淘汰多時。無英文簡寫，範例：7400。
  • 早期的低功率型與高速型
    • 低功率型，（英文 Low Power簡寫「L」），耗電低，但速度慢。範例：74L00。
    • 高速型，（英文 High Speed簡寫「H」），速度較快，輸出較強，但耗電高。範例：74H00。
由於 S 型耗電與 H 型相近，但速度極快。 LS 型的耗電與 L 型相近，但速度卻快很多，甚至比 H 型還快。 因此 L 型與 H 型很快就退出市場。
  • 蕭特基（Schottky）
除了電阻器一樣是做控流跟偏壓用途，蕭特基型最主要是採用蕭特基二極體跟蕭特基電晶體，改善切換速度。在市面上跟教育單位非常普及，特性也很不錯，常常被用來搭配Intel 8051使用。LS型逐漸成為TTL中的主流。
  • 蕭特基型（英文 Schottky Logic，簡寫「S」），範例：74S00。
  • 高級蕭特基型（英文 Advanced Schottky Logic，簡寫「AS」），範例：74AS00。
  • 低功率蕭特基型（英文 Low Power Schottky Logic，簡寫「LS」），範例：74LS00。
  • 高級低功率蕭特基型（英文 Advanced Low Power Schottky Logic，簡寫「ALS」），範例：74ALS00。
  • 快速（英文Fast，簡寫「F」）
快速型是有別於蕭特基型所另外發展的高速TTL，範例：74F00。
  • CMOS（英語：Complementary Metal Oxide Semiconductor）
雖然此類型的編號與接腳規格跟TTL一樣，但內部的實際結構是CMOS，而不是TTL所使用的接面電晶體。此系列具有CMOS的高輸入阻抗特性與低耗電，但工作電壓範圍有別於先前RCA所發展的40跟45系列的CMOS邏輯IC。除早期的C系列外，此類CMOS的運作速度非常快。
  • CMOS，英文簡寫「C」，範例：74C00。
  • 高級CMOS（英文 Advanced CMOS Logic，簡寫「AC」），範例：74AC00。
  • 高速CMOS（英文 High Speed CMOS Logic，簡寫「HC」），範例：74HC00。
  • 高級高速CMOS（英文 Advanced High Speed CMOS Logic，簡寫「AHC」），範例：74AHC00。

TTL各系列典型消耗功率與傳輸延遲的比較 编辑

系列 型號 特徴 消耗電力(mW/Gate) 傳輸延遅 tpd(nsec)
標準TTL 74 1962年商品化初期的標準品 10 10
低功率TTL 74L 初期的低消耗電力產品。但速度慢。 1 35
高速TTL 74H 初期的高速暨高輸出TTL。但消耗電力大。 20 6
蕭特基TTL 74S 使用蕭特基二極體與蕭特基電晶體的高速TTL 20 3
低功率蕭特基TTL 74LS 1970年代後半至80年代前半的主流TTL 2 10
先進(Advanced)LS-TTL 74ALS 1980年代中期推出的LS-TTL改良品 1 4
先進(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公司發售的高速蕭特基TTL 4 2.5

以輸出型態分類 编辑

  • 圖騰式輸出（Totem-pole Output）
大部分74系列的組合邏輯IC，都是採用圖騰式輸出。此種輸出可以輸出高電位與低電位。被稱為圖騰式則是因為電路形式像圖騰一樣配置。
  • 開集極式輸出（Open Collector，簡稱O.C.）

此種輸出不能輸出高電位，輸出只有開路與低電位兩種狀態。

可以承受較高的電壓或與不同工作電壓的電路連接。 有時開集極式輸出可用來應付比較重的負載（例繼電器）。
可以允許多個開集極式邏輯輸出進行並聯，作為Wired-AND使用。圖騰式的邏輯閘輸出不能並聯連接。
  • 三態式輸出（Tri-state或3-state）
在數位電路除了0跟1以外，另一種狀態則是高阻抗，高阻抗對電路來說即是斷路。主要是用於匯流排(bus)等。
  • 史密特觸發型輸入（Schmitt Trigger）
此類型邏輯閘具有所謂的遲滯電壓，不易因為輸入在0/1交界電壓附近的小幅變化而產生輸出跳動，主要用途是抗雜訊、消除機械式接點的彈跳（暫態）現象，也可用來做RC振盪器等。

代表性IC 编辑

TTL電壓準位 编辑

使用標準供電電壓5V的TTL電壓準位規範 编辑

  • 輸入電壓準位
    • Hi輸入電壓：2.0V以上
    • Low輸入電壓：0.8V以下
  • 輸出電壓準位
    • Hi輸出電壓：2.4V以上
    • Low輸出電壓：0.4V以下
  • 由以上規範可以算出：前一級輸出至次一級輸入電壓準位間，可以容忍的雜訊邊際電壓是0.4V。

使用注意事項 编辑

  1. 避免在帶有靜電的情況下接觸IC
  2. TTL的電源電壓要5V，建議最低不低於4.75V，最高不高於5.25V
  3. 若輸入端空接，邏輯閘會把輸入端視為HI（邏輯1）的狀態
  4. 注意第一隻腳的位置，以免錯接
  5. 若某一邏輯閘的輸出要並接許多負載或是邏輯閘，最好先裝緩衝器或是提升電阻，以免發生負載效應

相關 编辑

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十二月 04, 2023
電晶體, 電晶體邏輯, 電晶體, 電晶體邏輯, 英語, transistor, transistor, logic, 缩写为ttl, 是市面上较为常見且应用广泛的一种邏輯閘数字集成电路, 由电阻器和電晶體而组成, ttl最早是由德州儀器所開發出來的, 現雖有多家廠商製作, 但編號命名還是以德州儀器所公佈的資料為主, 其中最常見的為74系列, 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元件与ttl分庭抗禮的是cmos, 旧时两者相比较ttl主要是速度快, cmos則是速度慢, 但省電, . 電晶體 電晶體邏輯 英語 Transistor Transistor Logic 缩写为TTL 是市面上较为常見且应用广泛的一种邏輯閘数字集成电路 由电阻器和電晶體而组成 TTL最早是由德州儀器所開發出來的 現雖有多家廠商製作 但編號命名還是以德州儀器所公佈的資料為主 其中最常見的為74系列 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元件与TTL分庭抗禮的是CMOS 旧时两者相比较TTL主要是速度快 CMOS則是速度慢 但省電 成本比TTL低 隨着CMOS技術的進步 其反應速度已經超越TTL 而且CMOS內部不具有製作麻煩的電阻 所以TTL可說几乎沒有發展 目前TTL主要应用于教育或是較簡單的數位電路 目录 1 內部主要構成元件 2 74系列與54系列 2 1 以內部結構區分 2 1 1 TTL各系列典型消耗功率與傳輸延遲的比較 2 2 以輸出型態分類 2 3 代表性IC 3 TTL電壓準位 3 1 使用標準供電電壓5V的TTL電壓準位規範 4 使用注意事項 5 相關內部主要構成元件 编辑 nbsp 7400元件TTL最主要是由N組電阻 電晶體 二極體構成的偏壓電路所組合出來 在線性放大器的角度來看就是數個CE 共射極 電路或是CC 共集極 電路所組成 當然這只是比喻並非實際 畢竟在數位邏輯的世界就是只有0跟1 也就是關或開 74系列與54系列 编辑 nbsp 7400电路图主条目 7400系列 74系列为民用品 可工作於商用溫度範圍 0至70 是一般TTL邏輯電路中最常見的系列 在數位邏輯或是微處理機的相關課程更是少不了它們的存在 54系列为军用品 可工作於軍用溫度範圍 55至125 用於具有特殊工作需求的地方 74系列TTL IC的分類如下 以內部結構區分 编辑 標準型結構跟構成的材料最簡單 相對的特性也是不理想 所以此類型已經被淘汰多時 無英文簡寫 範例 7400 早期的低功率型與高速型 低功率型 英文 Low Power簡寫 L 耗電低 但速度慢 範例 74L00 高速型 英文 High Speed簡寫 H 速度較快 輸出較強 但耗電高 範例 74H00 由於 S 型耗電與 H 型相近 但速度極快 LS 型的耗電與 L 型相近 但速度卻快很多 甚至比 H 型還快 因此 L 型與 H 型很快就退出市場 蕭特基 Schottky 除了電阻器一樣是做控流跟偏壓用途 蕭特基型最主要是採用蕭特基二極體跟蕭特基電晶體 改善切換速度 在市面上跟教育單位非常普及 特性也很不錯 常常被用來搭配Intel 8051使用 LS型逐漸成為TTL中的主流 蕭特基型 英文 Schottky Logic 簡寫 S 範例 74S00 高級蕭特基型 英文 Advanced Schottky Logic 簡寫 AS 範例 74AS00 低功率蕭特基型 英文 Low Power Schottky Logic 簡寫 LS 範例 74LS00 高級低功率蕭特基型 英文 Advanced Low Power Schottky Logic 簡寫 ALS 範例 74ALS00 快速 英文Fast 簡寫 F 快速型是有別於蕭特基型所另外發展的高速TTL 範例 74F00 CMOS 英語 Complementary Metal Oxide Semiconductor 雖然此類型的編號與接腳規格跟TTL一樣 但內部的實際結構是CMOS 而不是TTL所使用的接面電晶體 此系列具有CMOS的高輸入阻抗特性與低耗電 但工作電壓範圍有別於先前RCA所發展的40跟45系列的CMOS邏輯IC 除早期的C系列外 此類CMOS的運作速度非常快 CMOS 英文簡寫 C 範例 74C00 高級CMOS 英文 Advanced CMOS Logic 簡寫 AC 範例 74AC00 高速CMOS 英文 High Speed CMOS Logic 簡寫 HC 範例 74HC00 高級高速CMOS 英文 Advanced High Speed CMOS Logic 簡寫 AHC 範例 74AHC00 TTL各系列典型消耗功率與傳輸延遲的比較 编辑 系列 型號 特徴 消耗電力 mW Gate 傳輸延遅 tpd nsec 標準TTL 74 1962年商品化初期的標準品 10 10低功率TTL 74L 初期的低消耗電力產品 但速度慢 1 35高速TTL 74H 初期的高速暨高輸出TTL 但消耗電力大 20 6蕭特基TTL 74S 使用蕭特基二極體與蕭特基電晶體的高速TTL 20 3低功率蕭特基TTL 74LS 1970年代後半至80年代前半的主流TTL 2 10先進 Advanced LS TTL 74ALS 1980年代中期推出的LS TTL改良品 1 4先進 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公司發售的高速蕭特基TTL 4 2 5以輸出型態分類 编辑 圖騰式輸出 Totem pole Output 大部分74系列的組合邏輯IC 都是採用圖騰式輸出 此種輸出可以輸出高電位與低電位 被稱為圖騰式則是因為電路形式像圖騰一樣配置 開集極式輸出 Open Collector 簡稱O C 此種輸出不能輸出高電位 輸出只有開路與低電位兩種狀態 可以承受較高的電壓或與不同工作電壓的電路連接 有時開集極式輸出可用來應付比較重的負載 例繼電器 可以允許多個開集極式邏輯輸出進行並聯 作為Wired AND使用 圖騰式的邏輯閘輸出不能並聯連接 三態式輸出 Tri state或3 state 在數位電路除了0跟1以外 另一種狀態則是高阻抗 高阻抗對電路來說即是斷路 主要是用於匯流排 bus 等 史密特觸發型輸入 Schmitt Trigger 此類型邏輯閘具有所謂的遲滯電壓 不易因為輸入在0 1交界電壓附近的小幅變化而產生輸出跳動 主要用途是抗雜訊 消除機械式接點的彈跳 暫態 現象 也可用來做RC振盪器等 代表性IC 编辑 反及閘 NAND 7400 7410 7412 7420 7430 反或閘 NOR 7402 7427 反閘 NOT 7404 7414 及閘 AND 7408 7411 7421 或閘 OR 7432 互斥或閘 XOR 7486 同或门 XNOR 74266 緩衝閘 Buffer 7407 74244 BCD碼 十進制 轉七段顯示器解碼器 7447 7448 全加器 Full Adders 7483 74283 D型栓鎖器 D type Latches 74373 異步計數器 Asynchronous Counter 7490 十進制 Decade 7492 7493 十六進制 74190 可預設十進制 TTL電壓準位 编辑使用標準供電電壓5V的TTL電壓準位規範 编辑 輸入電壓準位 Hi輸入電壓 2 0V以上 Low輸入電壓 0 8V以下 輸出電壓準位 Hi輸出電壓 2 4V以上 Low輸出電壓 0 4V以下 由以上規範可以算出 前一級輸出至次一級輸入電壓準位間 可以容忍的雜訊邊際電壓是0 4V 使用注意事項 编辑避免在帶有靜電的情況下接觸IC TTL的電源電壓要5V 建議最低不低於4 75V 最高不高於5 25V 若輸入端空接 邏輯閘會把輸入端視為HI 邏輯1 的狀態 注意第一隻腳的位置 以免錯接 若某一邏輯閘的輸出要並接許多負載或是邏輯閘 最好先裝緩衝器或是提升電阻 以免發生負載效應相關 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 電晶體 電晶體邏輯 nbsp 电子学主题 7400系列IC列表 数字电路 取自 https zh wikipedia org w index php title 電晶體 電晶體邏輯 amp oldid 76819182, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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