電晶體—電晶體邏輯

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電晶體-電晶體邏輯(Transistor-Transistor Logic、TTL)它是市面上常見的邏輯閘IC,最常見的系列為74系列。最早是由德州儀器所開發出來的,而現在有多家廠商在製作,但編號還是以德州儀器所公佈的資料為主。

跟TTL分庭抗禮的是 CMOS,比較老舊的課本都會說TTL主要是速度快,CMOS則是速度慢、省電、成本比TTL低。隨者CMOS的技術進步,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可說是已經沒有在發展。但在教育或是製作簡單的數位電路依然少不了TTL的蹤影。

目录

[编辑] 內部主要構成元件

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。

[编辑] 74系列

74系列是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,故對此系列IC做分類。

[编辑] 以內部結構區分

  • 標準(Normal)
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。無英文簡稱,範例7400。
  • 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。
    • 蕭特基型(Schottky Logic),英文簡稱S,範例74S00。
    • 高級蕭特基型(Advanced Schottky Logic),英文簡稱AS,範例74AS00。
    • 低功率蕭特基型(Low Power Schottky Logic),英文簡稱LS,範例74LS00。
    • 高級低功率蕭特基型(Advanced Low Power Schottky Logic),英文簡稱ALS,範例74ALS00。
  • 快速(Fast)
快速型是有別於蕭特基型所另外發展的高速TTL。英文簡稱F,範例74F00。
  • CMOS(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor)
雖然此類型的接腳規格跟TTL一樣,但內部的結構還是CMOS,而且此類CMOS的運作速度非常快,有別於RCA所發展的40跟45系列的CMOS。而且具有CMOS的高輸入阻抗特性。
    • 高級CMOS(Advanced CMOS Logic),英文簡稱AC,範例74AC00。
    • 高速CMOS(High Speed CMOS Logic),英文簡稱HC,範例74HC00。
    • 高級高速CMOS(Advanced High Speed CMOS Logic),英文簡稱AHC,範例74AHC00。
    • 超高速CMOS(GHz CMOS Logic),速度為1 GHz以上,由洋芋半導體開發,英文簡稱G,範例74G00。範例74G00。

[编辑] 以輸出型態分類

  • 圖騰式輸出(Quad)
大部分74系列的組合邏輯IC,都是採用圖騰式輸出。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。
開集極式輸出主要是應付比較重的負載(例繼電器),但一般的邏輯閘所能承受的電壓電流有限,所以才發展出此類型輸出。
使用方式則是使用N個相同的開集極式輸出邏輯閘並聯,非開集極式輸出邏輯閘不能並聯連接。
  • 三態式輸出(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。
  • 史密特觸發型(Schmitt Trigger)
此類型邏輯閘具有所謂的磁滯電壓,輸出不會因為輸入快速的變化而變化,主要用途是抗雜訊、消除機械式接點的彈跳(暫態)現象。

[编辑] 代表性IC

  • 反及閘(NAND):7400、7410、7412、7420、7430
  • 反或閘(NOR):7402、7427
  • 反向閘(NOT):7404、7414
  • 及閘(AND):7408、7411、7421
  • 或閘(OR):7432
  • 互斥或閘(XOR):7486
  • 互斥反或閘(XNOR):74266
  • 緩衝器(Buffer):7407、74244
  • BCD轉七段顯示解碼器:7447、7448
  • 全加器(Full Adders):7483、74283
  • D型拴鎖器(D Latches):74373
  • 非同步計數器(Decae Counter):7490、7492

[编辑] 使用注意事項

  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
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