منطق الترانزستور-الترانزستور

الموسوعة الحرة

منطق الترانزستور-الترانزستور ( TTL ) هو عائلة منطقية مبنية على ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب . يشير اسمها إلى أن الترانزستورات تؤدي كل من وظيفة المنطق ("الترانزستور الأول") ووظيفة التضخيم ("الترانزستور الثاني")، على عكس منطق المقاومة-الترانزستور (RTL) ومنطق الصمام الثنائي-الترانزستور (DTL) السابقين.

تم استخدام الدوائر المتكاملة TTL (ICs) على نطاق واسع في تطبيقات مثل أجهزة الكمبيوتر ، والضوابط الصناعية، ومعدات الاختبار والأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة التوليف . [1]

بعد تقديمها في شكل دائرة متكاملة في عام 1963 بواسطة شركة Sylvania Electric Products ، قامت العديد من شركات أشباه الموصلات بتصنيع الدوائر المتكاملة TTL. أصبحت سلسلة 7400 من شركة Texas Instruments شائعة بشكل خاص. قدم مصنعو TTL مجموعة واسعة من بوابات المنطق والقلابات والعدادات والدوائر الأخرى. قدمت الاختلافات في تصميم دائرة TTL الأصلية سرعة أعلى أو تبديد طاقة أقل للسماح بتحسين التصميم. تم تصنيع أجهزة TTL في الأصل في عبوات مزدوجة من السيراميك والبلاستيك وفي شكل عبوات مسطحة. يتم الآن تصنيع بعض شرائح TTL أيضًا في عبوات تقنية التركيب السطحي .

أصبحت تقنية TTL الأساس لأجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الرقمية. وحتى بعد أن جعلت معالجات الدوائر المتكاملة CMOS ذات التكامل واسع النطاق جدًا (VLSI) المعالجات متعددة الشرائح قديمة الطراز، لا تزال أجهزة TTL تُستخدم على نطاق واسع كواجهة منطقية لاصقة بين مكونات أكثر تكاملاً.

تاريخ

ساعة زمنية حقيقية مبنية من شرائح TTL حوالي عام 1979

تم اختراع TTL في عام 1961 بواسطة جيمس إل. بوي من شركة TRW ، والتي أعلنت أنها "مناسبة بشكل خاص لتكنولوجيا تصميم الدوائر المتكاملة المتطورة حديثًا". كان الاسم الأصلي لـ TTL هو منطق الترانزستور المقترن بالترانزستور (TCTL). [2] تم تصنيع أول أجهزة TTL للدوائر المتكاملة التجارية بواسطة Sylvania في عام 1963، والتي تسمى عائلة Sylvania Universal High-Level Logic (SUHL). [3] تم استخدام أجزاء Sylvania في أدوات التحكم في صاروخ Phoenix . [3] أصبحت TTL شائعة لدى مصممي الأنظمة الإلكترونية بعد أن قدمت شركة Texas Instruments سلسلة 5400 من الدوائر المتكاملة، ذات نطاق درجة الحرارة العسكرية، في عام 1964 وسلسلة 7400 اللاحقة ، المحددة على نطاق أضيق وبحزم بلاستيكية غير مكلفة، في عام 1966. [4]

أصبحت عائلة Texas Instruments 7400 معيارًا صناعيًا. تم تصنيع الأجزاء المتوافقة بواسطة Motorola و AMD و Fairchild و Intel و Intersil و Signetics و Mullard و Siemens و SGS-Thomson و Rifa و National Semiconductor [ 5] [6] والعديد من الشركات الأخرى، حتى في الكتلة الشرقية (الاتحاد السوفيتي وألمانيا الشرقية وبولندا وتشيكوسلوفاكيا والمجر ورومانيا - لمزيد من التفاصيل، راجع سلسلة 7400 ). لم يصنع الآخرون أجزاء TTL متوافقة فحسب، بل تم تصنيع الأجزاء المتوافقة باستخدام العديد من تقنيات الدوائر الأخرى أيضًا. أنتجت شركة تصنيع واحدة على الأقل، وهي IBM ، دوائر TTL غير متوافقة لاستخدامها الخاص؛ استخدمت IBM التكنولوجيا في IBM System/38 و IBM 4300 و IBM 3081. [ 7]

يُطبق مصطلح "TTL" على العديد من الأجيال المتعاقبة من المنطق ثنائي القطب ، مع تحسينات تدريجية في السرعة واستهلاك الطاقة على مدار عقدين تقريبًا. لا تزال عائلة 74Fxx التي تم تقديمها مؤخرًا تُباع اليوم (اعتبارًا من عام 2019)، وكانت مستخدمة على نطاق واسع في أواخر التسعينيات. تم تقديم 74AS / ALS Advanced Schottky في عام 1985. [8] اعتبارًا من عام 2008، تواصل Texas Instruments توريد الرقائق ذات الأغراض العامة في العديد من عائلات التكنولوجيا القديمة، وإن كان ذلك بأسعار متزايدة. عادةً، لا تدمج رقائق TTL أكثر من بضع مئات من الترانزستورات لكل منها. تتراوح الوظائف داخل حزمة واحدة عمومًا من بضع بوابات منطقية إلى شريحة بت المعالج الدقيق . أصبحت TTL مهمة أيضًا لأن تكلفتها المنخفضة جعلت التقنيات الرقمية عملية اقتصاديًا للمهام التي تم إجراؤها سابقًا بالطرق التناظرية. [9]

استخدم جهاز Kenbak-1 ، سلف أول أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، تقنية TTL لوحدة المعالجة المركزية الخاصة به بدلاً من شريحة المعالج الدقيق ، والتي لم تكن متوفرة في عام 1971. [10] استخدمت Datapoint 2200 من عام 1970 مكونات TTL لوحدة المعالجة المركزية الخاصة بها وكانت الأساس لمجموعة تعليمات 8008 ولاحقًا مجموعة تعليمات x86 . [11] استخدمت محطات عمل Xerox Alto عام 1973 و Star عام 1981 ، والتي قدمت واجهة المستخدم الرسومية ، دوائر TTL متكاملة على مستوى وحدات المنطق الحسابي (ALUs) وشرائح البتات على التوالي. استخدمت معظم أجهزة الكمبيوتر " منطق الغراء " المتوافق مع TTL بين الرقائق الأكبر حجمًا حتى تسعينيات القرن العشرين. حتى ظهور المنطق القابل للبرمجة ، تم استخدام المنطق ثنائي القطب المنفصل لإنشاء نماذج أولية ومحاكاة البنى الدقيقة قيد التطوير.

تطبيق

بوابة TTL الأساسية

بوابة NAND TTL ذات مدخلين مع مرحلة إخراج بسيطة (مبسطة)

مدخلات TTL هي الباعثات للترانزستورات ثنائية القطب. في حالة مدخلات NAND، تكون المدخلات هي الباعثات للترانزستورات متعددة الباعثات ، وهي تعادل وظيفيًا الترانزستورات المتعددة حيث تكون القواعد والمجمعات مرتبطة ببعضها البعض. [12] يتم تخزين الخرج مؤقتًا بواسطة مضخم باعث مشترك .

المدخلات منطقية. عندما يتم تثبيت جميع المدخلات عند جهد عالٍ، تكون وصلات القاعدة والباعث للترانزستور متعدد الباعثات متحيزة عكسيًا. على عكس DTL، يتم سحب تيار "جامع" صغير (حوالي 10 μA) بواسطة كل من المدخلات. وذلك لأن الترانزستور في وضع نشط عكسي . يتدفق تيار ثابت تقريبًا من القضيب الموجب، عبر المقاوم وإلى قاعدة الترانزستور متعدد الباعثات. [13] يمر هذا التيار عبر وصلة القاعدة والباعث للترانزستور الناتج، مما يسمح له بالتوصيل وسحب جهد الخرج منخفضًا (صفر منطقي).

صفر منطقي في المدخل. لاحظ أن وصلة القاعدة والمجمع في الترانزستور متعدد الباعثات ووصلة القاعدة والباعث في الترانزستور الناتج تكونان على التوالي بين الجزء السفلي من المقاومة والأرض. إذا أصبح أحد جهدي المدخل صفرًا، فإن وصلة القاعدة والباعث المقابلة في الترانزستور متعدد الباعثات تكون بالتوازي مع هاتين الوصلتين. تعني الظاهرة المسماة توجيه التيار أنه عندما يتم توصيل عنصرين مستقرين للجهد بجهدي عتبة مختلفين بالتوازي، يتدفق التيار عبر المسار ذي جهد العتبة الأصغر. أي أن التيار يتدفق خارج هذا المدخل إلى مصدر الجهد الصفري (المنخفض). ونتيجة لذلك، لا يتدفق أي تيار عبر قاعدة الترانزستور الناتج، مما يتسبب في توقفه عن التوصيل ويصبح جهد الخرج مرتفعًا (منطقيًا). أثناء الانتقال، يكون الترانزستور الناتج لفترة وجيزة في منطقته النشطة؛ لذلك يسحب تيارًا كبيرًا بعيدًا عن قاعدة الترانزستور الناتج وبالتالي يفرغ قاعدته بسرعة. هذه ميزة بالغة الأهمية لـ TTL مقارنة بـ DTL والتي تعمل على تسريع عملية الانتقال عبر بنية إدخال الصمام الثنائي. [14]

العيب الرئيسي لـ TTL مع مرحلة إخراج بسيطة هو مقاومة الإخراج العالية نسبيًا عند الإخراج المنطقي "1" والتي يتم تحديدها بالكامل بواسطة مقاومة جامع الإخراج. إنها تحد من عدد المدخلات التي يمكن توصيلها (المروحة ) . تتمثل بعض مزايا مرحلة الإخراج البسيطة في مستوى الجهد العالي (حتى V CC ) للإخراج المنطقي "1" عندما لا يكون الإخراج محملاً.

المنطق السلكي للمجمع المفتوح

يحذف أحد الاختلافات الشائعة مقاومة المجمع للترانزستور الناتج، مما يجعل خرج المجمع المفتوح . يسمح هذا للمصمم بتصنيع منطق سلكي عن طريق توصيل مخرجات المجمع المفتوح للعديد من بوابات المنطق معًا وتوفير مقاومة سحب خارجية واحدة . إذا أصبحت أي من بوابات المنطق منخفضة منطقيًا (موصلة للترانزستور)، فسيكون الخرج المجمع منخفضًا. ومن أمثلة هذا النوع من البوابات سلسلة 7401 [15] و7403 [16] . تتمتع مخرجات المجمع المفتوح لبعض البوابات بجهد أقصى أعلى، مثل 15 فولت لـ 7426، [17] وهو مفيد عند تشغيل الأحمال غير TTL.

TTL مع مرحلة إخراج "عمود الطوطم"

ذاكرة NAND TTL قياسية مع مرحلة إخراج "عمود الطوطم"، واحدة من أربع في 7400

لحل مشكلة مقاومة الخرج العالية لمرحلة الخرج البسيطة، يضيف المخطط الثاني إلى هذا خرج "قطبي" (" دفع وسحب "). يتكون من ترانزستورين من نوع npn V 3 وV 4 ، والصمام الثنائي "الرافع" V 5 ، ومقاومة تحديد التيار R 3 (انظر الشكل على اليمين). يتم تشغيله من خلال تطبيق نفس فكرة توجيه التيار المذكورة أعلاه.

عندما يكون V 2 "متوقفًا"، يكون V 4 "متوقفًا" أيضًا ويعمل V 3 في المنطقة النشطة كمتابع للجهد ينتج جهد خرج عالي (المنطقي "1").

عندما يكون V 2 "قيد التشغيل"، فإنه ينشط V 4 ، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد (منطقيًا "0") إلى الخرج. مرة أخرى، يوجد تأثير توجيه التيار: التركيبة التسلسلية لوصلة CE الخاصة بـ V 2 ووصلة BE الخاصة بـ V 4 تكون بالتوازي مع سلسلة وصلة الأنود-الكاثود الخاصة بـ V 3 وV 5 وV 4 CE. التركيبة التسلسلية الثانية لها جهد عتبة أعلى، لذلك لا يتدفق التيار من خلالها، أي أن تيار القاعدة V 3 محروم. يتحول الترانزستور V 3 إلى "إيقاف التشغيل" ولا يؤثر ذلك على الخرج.

في منتصف الانتقال، يحد المقاوم R 3 من التيار المتدفق مباشرة عبر الترانزستور المتصل على التوالي V 3 والصمام الثنائي V 5 والترانزستور V 4، وكلها موصلة. كما يحد من تيار الخرج في حالة "1" المنطقي الناتج والاتصال القصير بالأرض. يمكن زيادة قوة البوابة دون التأثير بشكل متناسب على استهلاك الطاقة عن طريق إزالة المقاومات الساحبة للأعلى والساحبة للأسفل من مرحلة الخرج. [18] [19]

الميزة الرئيسية لـ TTL مع مرحلة خرج "قطب الطوطم" هي مقاومة الخرج المنخفضة عند الخرج المنطقي "1". يتم تحديد ذلك من خلال الترانزستور العلوي للخرج V 3 الذي يعمل في المنطقة النشطة كمتابع للباعث . لا تزيد المقاومة R 3 من مقاومة الخرج لأنها متصلة بمجمع V 3 ويتم تعويض تأثيرها عن طريق التغذية الراجعة السلبية. أحد عيوب مرحلة خرج "قطب الطوطم" هو انخفاض مستوى الجهد (لا يزيد عن 3.5 فولت) للخرج المنطقي "1" (حتى إذا تم تفريغ الخرج). أسباب هذا الانخفاض هي انخفاض الجهد عبر وصلات القاعدة والباعث V 3 والأنود والكاثود V 5 .

اعتبارات الواجهة

مثل DTL، فإن TTL عبارة عن منطق لاستنزاف التيار حيث يجب سحب التيار من المدخلات لجلبها إلى مستوى جهد منطقي 0. يجب أن تمتص مرحلة القيادة ما يصل إلى 1.6 مللي أمبير من مدخل TTL القياسي مع عدم السماح للجهد بالارتفاع إلى أكثر من 0.4 فولت. [20] تم تحديد مرحلة الإخراج لأكثر بوابات TTL شيوعًا للعمل بشكل صحيح عند قيادة ما يصل إلى 10 مراحل إدخال قياسية (مروحة 10). في بعض الأحيان يتم ترك مدخلات TTL عائمة ببساطة لتوفير "1" منطقي، على الرغم من عدم التوصية بهذا الاستخدام. [21]

تعمل دوائر TTL القياسية بمصدر طاقة 5 فولت . يتم تعريف إشارة إدخال TTL على أنها "منخفضة" عندما تكون بين 0 فولت و0.8 فولت بالنسبة إلى الطرف الأرضي، و"عالية" عندما تكون بين 2 فولت وفولت CC (5 فولت)، [22] [23] وإذا تم إرسال إشارة جهد تتراوح بين 0.8 فولت و2.0 فولت إلى مدخل بوابة TTL، فلا توجد استجابة مؤكدة من البوابة وبالتالي تعتبر "غير مؤكدة" (تختلف مستويات المنطق الدقيقة قليلاً بين الأنواع الفرعية وبحسب درجة الحرارة). عادةً ما تكون مخرجات TTL مقيدة بحدود أضيق تتراوح بين 0.0 فولت و0.4 فولت لـ "منخفض" وبين 2.4 فولت وفولت CC لـ "مرتفع"، مما يوفر 0.4 فولت على الأقل مناعة الضوضاء . إن توحيد مستويات TTL منتشر للغاية لدرجة أن لوحات الدوائر المعقدة غالبًا ما تحتوي على شرائح TTL مصنوعة من قبل العديد من الشركات المصنعة المختلفة المختارة للتوافر والتكلفة، مع ضمان التوافق. قد تحتوي وحدتا لوحة دوائر كهربائية من نفس خط التجميع في أيام أو أسابيع مختلفة متعاقبة على مزيج مختلف من العلامات التجارية للرقائق في نفس المواضع على اللوحة؛ من الممكن إصلاح الرقائق المصنعة بعد سنوات من المكونات الأصلية. ضمن حدود واسعة مفيدة، يمكن التعامل مع البوابات المنطقية كأجهزة منطقية مثالية دون الاهتمام بالقيود الكهربائية. تعتبر هوامش الضوضاء 0.4 فولت كافية بسبب مقاومة الإخراج المنخفضة لمرحلة التشغيل، أي أن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من طاقة الضوضاء المفروضة على الإخراج لدفع الإدخال إلى منطقة غير محددة.

في بعض الحالات (على سبيل المثال، عندما يلزم استخدام خرج بوابة منطقية TTL لتشغيل مدخل بوابة CMOS)، يمكن زيادة مستوى الجهد لمرحلة خرج "القطب الطوطم" عند المخرج المنطقي "1" إلى ما يقرب من V CC عن طريق توصيل مقاومة خارجية بين المجمع V4 والقضيب الموجب. يسحب الكاثود V 5 ويقطع الصمام الثنائي. [24] ومع ذلك، فإن هذه التقنية تحول في الواقع خرج "القطب الطوطم" المعقد إلى مرحلة خرج بسيطة ذات مقاومة خرج كبيرة عند تشغيل مستوى عالٍ (يتم تحديده بواسطة المقاومة الخارجية).

التغليف

مثل معظم الدوائر المتكاملة في الفترة 1963-1990، عادة ما يتم تعبئة أجهزة TTL التجارية في حزم مزدوجة الخط (DIPs)، عادةً مع 14 إلى 24 سنًا، [25] للتركيب عبر الفتحة أو المقبس. غالبًا ما كانت تستخدم حزم البلاستيك الإيبوكسي (PDIP) للمكونات ذات النطاق الحراري التجاري، بينما كانت تستخدم الحزم الخزفية (CDIP) للأجزاء ذات النطاق الحراري العسكري.

تم تصنيع شرائح الشعاع الرصاصي بدون عبوات لتجميعها في مجموعات أكبر كدوائر متكاملة هجينة. تم تعبئة الأجزاء للتطبيقات العسكرية والفضائية في عبوات مسطحة ، وهو شكل من أشكال العبوات المثبتة على السطح، مع أسلاك مناسبة للحام أو لحام لوحات الدوائر المطبوعة. اليوم [ متى؟ ] ، تتوفر العديد من الأجهزة المتوافقة مع TTL في عبوات مثبتة على السطح، والتي تتوفر في مجموعة أوسع من الأنواع من العبوات ذات الفتحات.

إن TTL مناسبة بشكل خاص للدوائر المتكاملة ثنائية القطب لأن المدخلات الإضافية للبوابة تتطلب فقط باعثات إضافية على منطقة قاعدة مشتركة من الترانزستور المدخل. إذا تم استخدام ترانزستورات معبأة بشكل فردي، فإن تكلفة جميع الترانزستورات ستثني المرء عن استخدام مثل هذا الهيكل المدخل. ولكن في الدائرة المتكاملة، تضيف الباعثات الإضافية لمدخلات البوابة الإضافية مساحة صغيرة فقط.

قامت شركة IBM على الأقل ببناء دوائر متكاملة خاصة بها من الرقائق القابلة للقلب باستخدام TTL؛ وقد تم تركيب هذه الرقائق على وحدات متعددة الرقائق من السيراميك. [26] [27]

المقارنة مع العائلات المنطقية الأخرى

تستهلك أجهزة TTL طاقة أكبر بكثير من أجهزة CMOS المكافئة في وضع السكون، ولكن استهلاك الطاقة لا يزداد مع سرعة الساعة بنفس سرعة أجهزة CMOS. [28] بالمقارنة بدوائر ECL المعاصرة ، تستخدم TTL طاقة أقل ولديها قواعد تصميم أسهل ولكنها أبطأ بشكل كبير. يمكن للمصممين الجمع بين أجهزة ECL وTTL في نفس النظام لتحقيق أفضل أداء إجمالي واقتصاد، ولكن هناك حاجة إلى أجهزة تحويل المستوى بين العائلتين المنطقيتين. TTL أقل حساسية للتلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي من أجهزة CMOS المبكرة.

بسبب بنية خرج أجهزة TTL، تكون معاوقة الخرج غير متماثلة بين الحالة العالية والمنخفضة، مما يجعلها غير مناسبة لتشغيل خطوط النقل. يتم التغلب على هذا العيب عادةً عن طريق تخزين المخرجات مؤقتًا بأجهزة تشغيل خطية خاصة حيث يلزم إرسال الإشارات عبر الكابلات. لا تعاني أجهزة ECL، بفضل بنية خرجها المتماثلة ذات المعاوقة المنخفضة، من هذا العيب.

غالبًا ما يكون لبنية خرج "العمود الطوطم" TTL تداخل لحظي عندما يكون كل من الترانزستور العلوي والسفلي موصلين، مما يؤدي إلى نبضة كبيرة من التيار المسحوب من مصدر الطاقة. يمكن أن تترابط هذه النبضات بطرق غير متوقعة بين حزم الدوائر المتكاملة المتعددة، مما يؤدي إلى انخفاض هامش الضوضاء وانخفاض الأداء. تحتوي أنظمة TTL عادةً على مكثف فصل لكل حزمة أو حزمتين من الدوائر المتكاملة، بحيث لا تؤدي نبضة التيار من شريحة TTL واحدة إلى تقليل جهد الإمداد مؤقتًا إلى شريحة أخرى.

منذ منتصف ثمانينيات القرن العشرين، قامت العديد من الشركات المصنعة بتزويد مكافئات منطقية من نوع CMOS بمستويات إدخال وإخراج متوافقة مع TTL، وعادة ما تحمل أرقام أجزاء مماثلة لمكون TTL المكافئ وبنفس توصيلات الدبابيس . على سبيل المثال، توفر سلسلة 74HCT00 العديد من البدائل الجاهزة لأجزاء سلسلة 7400 ثنائية القطب ، ولكنها تستخدم تقنية CMOS .

الأنواع الفرعية

أنتجت الأجيال المتعاقبة من التكنولوجيا أجزاء متوافقة مع تحسين استهلاك الطاقة أو سرعة التبديل، أو كليهما. وعلى الرغم من أن البائعين قاموا بتسويق خطوط المنتجات المختلفة هذه بشكل موحد على أنها TTL مع ثنائيات شوتكي ، إلا أن بعض الدوائر الأساسية، مثل تلك المستخدمة في عائلة LS، يمكن اعتبارها DTL . [29]

تتضمن الاختلافات والخلفاء لعائلة TTL الأساسية، والتي تتميز بتأخير انتشار البوابة النموذجي بمقدار 10 نانوثانية وتبديد الطاقة بمقدار 10 ميغاواط لكل بوابة، لمنتج تأخير الطاقة (PDP) أو طاقة التبديل بحوالي 100 بيكو جول ، ما يلي:

  • TTL منخفض الطاقة (L)، والذي استبدل سرعة التبديل (33ns) بانخفاض في استهلاك الطاقة (1 mW) (تم استبداله الآن بشكل أساسي بمنطق CMOS )
  • TTL (H) عالي السرعة، مع تبديل أسرع من TTL القياسي (6ns) ولكن تبديد طاقة أعلى بشكل ملحوظ (22 mW)
  • تم تقديم Schottky TTL (S) في عام 1969، والذي استخدم مشابك الصمام الثنائي Schottky عند مدخلات البوابة لمنع تخزين الشحنة وتحسين وقت التبديل. تعمل هذه البوابات بشكل أسرع (3ns) ولكن لديها تبديد طاقة أعلى (19 mW)
  • TTL شوتكي منخفض الطاقة (LS) - استخدم قيم المقاومة الأعلى لـ TTL منخفض الطاقة وثنائيات شوتكي لتوفير مزيج جيد من السرعة (9.5 نانوثانية) وانخفاض استهلاك الطاقة (2 مللي واط)، وPDP يبلغ حوالي 20 بيكو جول. ربما كان هذا النوع الأكثر شيوعًا من TTL، وقد تم استخدامه كمنطق لاصق في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة، ليحل محل العائلات الفرعية السابقة H وL وS.
  • متغيرات Fast (F) وAdvanced-Schottky (AS) من LS من Fairchild وTI، على التوالي، حوالي عام 1985، مع دوائر " Miller -killer" لتسريع الانتقال من المنخفض إلى المرتفع. حققت هذه العائلات PDPs بمقدار 10 pJ و4 pJ، على التوالي، وهو الأقل بين جميع عائلات TTL.
  • TTL منخفض الجهد (LVTTL) لإمدادات الطاقة 3.3 فولت وواجهة الذاكرة.

توفر معظم الشركات المصنعة نطاقات درجات حرارة تجارية وممتدة: على سبيل المثال، يتم تصنيف أجزاء سلسلة Texas Instruments 7400 من 0 إلى 70 درجة مئوية، وأجهزة سلسلة 5400 على نطاق درجة حرارة المواصفات العسكرية من -55 إلى +125 درجة مئوية.

تتوفر مستويات جودة خاصة وأجزاء عالية الموثوقية للتطبيقات العسكرية والفضائية.

يتم تقديم أجهزة مقاومة للإشعاع (على سبيل المثال من سلسلة SNJ54) لتطبيقات الفضاء.

التطبيقات

قبل ظهور أجهزة VLSI ، كانت الدوائر المتكاملة TTL طريقة قياسية للبناء لمعالجات أجهزة الكمبيوتر الصغيرة وأجهزة الكمبيوتر المركزية متوسطة المدى ، مثل DEC VAX و Data General Eclipse ؛ ومع ذلك، كانت بعض عائلات الكمبيوتر تعتمد على مكونات خاصة (مثل Fairchild CTL) بينما استخدمت أجهزة الكمبيوتر العملاقة وأجهزة الكمبيوتر المركزية المتطورة منطقًا مقترنًا بالباعث . كما تم استخدامها أيضًا لمعدات مثل أدوات التحكم الرقمية للأدوات الآلية والطابعات ومحطات عرض الفيديو، ومع تزايد وظائف المعالجات الدقيقة لتطبيقات "منطق الغراء"، مثل فك تشفير العناوين وبرامج تشغيل الحافلات، والتي تربط بين كتل الوظائف المحققة في عناصر VLSI. يعد Gigatron TTL مثالاً أحدث (2018) لمعالج تم بناؤه بالكامل باستخدام دوائر TTL المتكاملة.

التطبيقات التناظرية

على الرغم من تصميمه في الأصل للتعامل مع الإشارات الرقمية على مستوى المنطق، يمكن تحيز عاكس TTL كمضخم تناظري. يؤدي توصيل المقاوم بين المخرج والمدخل إلى تحيز عنصر TTL كمضخم ردود فعل سلبية . قد تكون مثل هذه المضخمات مفيدة لتحويل الإشارات التناظرية إلى المجال الرقمي ولكنها لا تُستخدم عادةً حيث يكون التضخيم التناظري هو الغرض الأساسي. [30] يمكن أيضًا استخدام عاكسات TTL في مذبذبات الكريستال حيث تكون قدرتها على التضخيم التناظري كبيرة.

قد تعمل بوابة TTL عن غير قصد كمضخم تناظري إذا تم توصيل المدخل بإشارة إدخال تتغير ببطء وتمر عبر المنطقة غير المحددة من 0.8 فولت إلى 2 فولت. يمكن أن يكون الإخراج غير منتظم عندما يكون المدخل في هذا النطاق. يمكن أن يتسبب المدخل المتغير ببطء مثل هذا أيضًا في تبديد طاقة زائدة في دائرة الإخراج. إذا كان لا بد من استخدام مثل هذا المدخل التناظري، فهناك أجزاء TTL متخصصة مع مدخلات تشغيل شميت متوفرة والتي ستحول المدخل التناظري بشكل موثوق إلى قيمة رقمية، وتعمل بشكل فعال كمحول A إلى D أحادي البت.

الإشارات التسلسلية

يشير التسلسل TTL إلى الاتصال التسلسلي أحادي النهاية باستخدام مستويات جهد الترانزستور الخام: "منخفض" لـ 0 و "مرتفع" لـ 1. [31] UART عبر التسلسل TTL هو واجهة تصحيح شائعة للأجهزة المضمنة. تستخدم الأجهزة المحمولة مثل الآلات الحاسبة الرسومية وأجهزة استقبال GPS وأجهزة تحديد الأسماك المتوافقة مع NMEA 0183 أيضًا UART مع TTL. التسلسل TTL هو مجرد معيار بحكم الأمر الواقع : لا توجد إرشادات كهربائية صارمة. واجهة وحدات السائق والمستقبل بين TTL والمعايير التسلسلية الأطول مدى: أحد الأمثلة هو MAX232 ، الذي يحول من وإلى RS-232 . [32]

TTL التفاضلي هو TTL يتم نقله تسلسليًا عبر زوج تفاضلي بمستويات مكملة، مما يوفر تحملًا محسنًا للضوضاء. يمكن إنتاج كل من إشارات RS-422 و RS-485 باستخدام مستويات TTL. [33]

يعتمد ccTalk على مستويات الجهد TTL.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ إيرين، هـ. (2003)، الأجهزة الإلكترونية المحمولة: التصميم والتطبيقات، دار نشر سي آر سي، رقم ISBN 0-8493-1998-6
  2. ^ US 3283170، Buie، James L.، "ربط منطق الترانزستور والدوائر الأخرى"، صدر في 1966-11-01، مخصص لشركة TRW Semiconductors, Inc. 
  3. ^ "1963: تقديم عائلات المنطق القياسية". الجدول الزمني . متحف تاريخ الكمبيوتر. 2007.
  4. ^ لوجيك، بو (2006)، تاريخ هندسة أشباه الموصلات ، سبرينغر، ص 212-215، ISBN 3-540-34257-5
  5. ^ طاقم الهندسة (1973). كتاب بيانات TTL لمهندسي التصميم (الطبعة الأولى). دالاس: تكساس إنسترومنتس. OCLC  6908409.
  6. ^ Turner, LW, ed. (1976), Electronics Engineer's Reference Book (4th ed.), London: Newnes-Butterworth, ISBN 0408001682
  7. ^ Pittler, MS; Powers, DM; Schnabel, DL (1982), "System development and technology aspects of the IBM 3081 Processor Complex" (PDF) , IBM Journal of Research and Development , 26 (1): 2–11, doi :10.1147/rd.261.0002, archived (PDF) from the original on 2011-06-04، ص 5.
  8. ^ "Advanced Schottky Family" (PDF) . Texas Instruments. 1985. SDAA010. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-06-04.
  9. ^ لانكستر، د. (1975)، كتاب الطبخ TTL، إنديانابوليس: هوارد دبليو سامز وشركاه، ص. المقدمة، رقم ISBN 0-672-21035-5
  10. ^ كلاين ، إي (2008). "كنباك -1". Vintage-Computer.com.
  11. ^ وود، لامونت (8 أغسطس 2008). "تاريخ الحاسب الشخصي المنسي: الأصول الحقيقية للحاسب الشخصي". Computerworld . مؤرشف من الأصل في 14 أغسطس 2008.
  12. ^ جراي، بول إي.؛ سيرل، كامبل إل. (1969)، مبادئ الفيزياء الإلكترونية والنماذج والدوائر (الطبعة الأولى)، وايلي، ص. 870، رقم ISBN 978-0471323983
  13. ^ بوي 1966، العمود 4
  14. ^ ميلمان، ج. (1979)، الإلكترونيات الدقيقة: الدوائر والأنظمة الرقمية والتناظرية، نيويورك: شركة ماكجرو هيل للكتب، ص. 147، رقم ISBN 0-07-042327-X
  15. ^ بوابات NAND موجبة رباعية ذات مدخلين مع مخرجات جامع مفتوح
  16. ^ بوابات NAND موجبة رباعية ذات مدخلين مع مخرجات جامع مفتوح
  17. ^ بوابات NAND موجبة رباعية ذات مدخلين وواجهة جهد عالي
  18. ^ منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL). siliconfareast.com. 2005. تم الاسترجاع في 17 سبتمبر 2008. ص. 1.
  19. ^ تالا، دي كيه بوابات المنطق الرقمية الجزء الخامس. asic-world.com. 2006.
  20. ^ ورقة بيانات SN7400 - Texas Instruments
  21. ^ Haseloff, Eilhard. "Designing With Logic" (PDF) . TI.com . Texas Instruments Incorporated. ص. 6–7. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-10-24 . تم الاسترجاع في 27 أكتوبر 2018 .
  22. ^ مستويات منطق TTL
  23. ^ "DM7490A Decade and Binary Counter" (PDF) . Fairchild. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2005-03-23 ​​. تم الاسترجاع في 14 أكتوبر 2016 .
  24. ^ "موارد ومعلومات ecelab". ecelab.com . مؤرشف من الأصل في 19 سبتمبر 2010 . تم الاسترجاع 13 مارس 2023 .
  25. ^ Marston, RM (2013). Modern TTL Circuits Manual. Elsevier. ص. 16. ISBN  9781483105185. عادةً ما يتم تغليف أجهزة [السلسلة 74] في حزمة بلاستيكية مزدوجة الخط (DIP) ذات 14 أو 16 أو 24 سنًا
  26. ^ Rymaszewski, EJ; Walsh, JL; Leehan, GW (1981), "Semiconductor Logic Technology in IBM", IBM Journal of Research and Development , 25 (5): 603–616, doi :10.1147/rd.255.0603
  27. ^ سيرافيم، دي بي؛ فاينبيرج، آي. (1981)، "تطور التغليف الإلكتروني في آي بي إم"، مجلة آي بي إم للأبحاث والتطوير ، 25 (5): 617-630، doi :10.1147/rd.255.0617
  28. ^ هورويتز، بول ؛ هيل، وينفيلد (1989)، فن الإلكترونيات (الطبعة الثانية)، مطبعة جامعة كامبريدج، ص 970، ISBN 0-521-37095-7تنص على أن "... أجهزة CMOS تستهلك طاقة تتناسب مع تردد التبديل الخاص بها... عند أقصى تردد تشغيل لها، قد تستخدم طاقة أكبر من أجهزة TTL ثنائية القطب المكافئة."
  29. ^ Ayers, J. UConn EE 215 ملاحظات للمحاضرة 4. صفحة الويب لأعضاء هيئة التدريس بجامعة هارفارد. أرشيف صفحة الويب من جامعة كونيتيكت. تم الاسترجاع في 17 سبتمبر 2008.
  30. ^ Wobschall, D. (1987)، تصميم الدوائر للأجهزة الإلكترونية: الأجهزة التناظرية والرقمية من المستشعر إلى الشاشة (الطبعة الثانية)، نيويورك: ماكجرو هيل، ص 209-211، ISBN 0-07-071232-8
  31. ^ بوكانان، جيمس إدغار (1996). سلامة الإشارة والطاقة في الأنظمة الرقمية: TTL وCMOS وBiCMOS. ماكجرو هيل. ص 200. ISBN 0070087342.
  32. ^ "RS-232 مقابل الاتصالات التسلسلية TTL - SparkFun Electronics". www.sparkfun.com .
  33. ^ "B&B Electronics - القطبية لإشارات الزوج التفاضلي (RS-422 وRS-485)". www.bb-elec.com .

قراءة إضافية

  • دروس في الدوائر الكهربائية - المجلد الرابع - رقمي ؛ توني كوبالد؛ مشروع الكتاب المفتوح؛ 508 صفحة؛ 2007. (الفصل 3 بوابات المنطق)
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـ TTL .
  • شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور. مقدمة ومقارنة بين منطق CMOS المتوافق مع TTL 74HCT (ملاحظة التطبيق 368). 1984. (للحساسية النسبية للتفريغ الكهروستاتيكي لـ TTL وCMOS).
  • ملاحظات حول تطبيق عائلة المنطق من Texas Instruments
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=منطق_الترانزستور-الترانزستور&oldid=1264376757"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate