Ze sešitu číslicové techniky, 0000 1110. díl – Logika TTL

V tomto díle si řekneme něco o tranzistorově-tranzistorové logice (TTL). Převažující prvky v obvodu budou tedy tranzistory a hlavním obvodem bude hradlo NAND, se kterým jsme se setkali již při de Morganově převodu.

Nyní tedy schéma tohoto hradla.

Obvod je na vstupu řešen víceemitorovým tranzistorem. Počet emitorů určuje počet vstupů, bývá jich až osm. Dále následuje investor, který oddělí kladnou a zápornou půlvlnu a pošle je na výstupy. Tyto výstupy jsou v takzvaném totemovém zapojení s oddělovací diodou.

U sběrnice na PC se často používá i technika takzvaného otevřeného kolektoru, viz obrázek:

Ta ale vyžaduje připojení externího zatěžovacího odporu.

Parametry obvodů TTL:

Napájecí napětí

U_cc = 5V ± 5 %

Vstupní napěťové úrovně

U_{vst L} = 0,4 V a méně

U_{vst H} = 2,0 V až 5 V (mezi těmito dvěma je stav neurčitosti, nikdo neví, zde se na hradle objeví jednička nebo nula)

Výstupní napěťové úrovně

U_{vyst L} = 0,8 V (zde platí totéž)

U_{vyst H} = 2,4 V

Vstupní proudy

I_{vst L} = 1,6 mA

I_{vst H} = 2 µA

Výstupní proudy

I_{vst L} = 16 mA

I_{vst H} = 20 µA

Pokud se zaměříme na proudy, zjistíme, že jsou výstupní proudy 10krát větší. To pro nás znamená, že k výstupu jednoho hradla můžeme připojit deset jiných vstupů a také nám to říká, že zisk hradla je 10. U výkonových hradel je zisk dvojnásobný, čili N = 20 a znamená to, že můžeme připojit až 20 vstupů na jediný výstup.

Protože TTL je to hlavní, čím se chci zabývat, ještě se podíváme na různé zlepšováky a značení, ale jen rychle, stručně a výstižně.

První se podíváme na základní značení:

MH74xx

MH, anebo něco jiného je název výrobce. MH je Tesla, SN je Fairchild atd. 74 určuje teplotní řadu. Běžné jsou 64 (0–80°), 74 (10–120°), 84 (15–125°). xx je typ obvodu. Před těmito číslicemi mohou být ještě písmena, ta označují různé technologie, může to pak vypadat takto: MH 74ASL10

Technologie:

Teď se dozvíte, co různá písemná označení znamenají:

N

Běžná řada N, často se neudává.

L

Řada se sníženou spotřebou, od N se liší většími odpory, ale na druhou stranu je pomalejší.

H

Dnes se již nepoužívá, je rychlá a má naopak menší hodnoty odporů a odlišné provedení koncového stupně.

S

Právě řada, která přebrala místo obvodům H. Tato řada využívá Schottkyho desaturační diody, tím je výrazně rychlejší, protože mám výrazně menší zpoždění.

LS

Řada, se kterou se setkáme asi nejčastěji, je taková tak akorát. Stejně jako předchozí řada využívá Schottkyho diod a tranzistorů, ale má diodový vstup a nízkou spotřebu, což je při dnešní ceně el. energie docela užitečné.

AS a ALS

Vylepšené předchozí dvě řady.

F

Poslední zmíněná řada, o její vývoj se postarala firma Fairchild. Tyto obvody se vyznačují mírně větší spotřebou, nižším zpožděním a velkým ziskem – asi 30.

V příštích dílech se podíváme na obvody ECL a MOS, ostatní asi vynechám, protože nejsou tak důležité (zabraly by moc času, který se dá věnovat něčemu užitečnějšímu a názornějšímu). Možná snad ještě IIL, ale nevím, nevím. Pak na několik dílů opustíme teorii a vrhneme se na mnohými tak očekávanou praxi.