晶体管-晶体管逻辑(晶体管晶体管逻辑电路)

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晶体管-晶体管逻辑

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目录·内部主要构成元件
·74系列
·以输出型态分类
·代表性IC
·使用注意事项
晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic、TTL)它是市面上常见的逻辑门IC,最常见的系列为74系列。最早是由德州仪器所开发出来的,而现在有多家厂商在制作,但编号还是以德州仪器所公布的资料为主。

跟TTL分庭抗礼的是 CMOS,比较老旧的课本都会说TTL主要是速度快,CMOS则是速度慢、省电、成本比TTL低。随者CMOS的技术进步,反应速度已经超越TTL,而且CMOS内部不具有制作麻烦的电阻,所以TTL可说是已经没有在发展。但在教育或是制作简单的数位电路依然少不了TTL的踪影。

·内部主要构成元件Top

TTL最主要是由N组电阻、晶体管、二极管构成的偏压电路所组合出来,在线性放大器的角度来看就是数个CE(共射极)电路或是CC(共集极)电路所组成。当然这只是比喻并非实际,毕竟在数位逻辑的世界就是只有0跟1,也就是关或开。

晶体管-晶体管逻辑(晶体管晶体管逻辑电路)

·74系列Top

74系列是TTL逻辑电路中最常见的系列,在数位逻辑或是微处理机的相关课程更是少不了它们的存在,故对此系列IC做分类。

以内部结构区分

标准(Normal)

结构跟构成的材料最简单,相对的特性也是不理想,所以此类型已经被淘汰多时。无英文简称,范例7400。

萧特基(Schottky)

除了电阻器一样是做控流跟偏压用途,萧特基型最主要是采用萧特基二极管跟萧特基晶体管,改善切换速度。在市面上跟教育单位非常普及,特性也很不错,常常被用来搭配Intel 8051使用。

萧特基型(Schottky Logic),英文简称S,范例74S00。

高级萧特基型(Advanced Schottky Logic),英文简称AS,范例74AS00。

低功率萧特基型(Low Power Schottky Logic),英文简称LS,范例74LS00。

高级低功率萧特基型(Advanced Low Power Schottky Logic),英文简称ALS,范例74ALS00。

快速(Fast)

快速型是有别于萧特基型所另外发展的高速TTL。英文简称F,范例74F00。

CMOS(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor)

虽然此类型的接脚规格跟TTL一样,但内部的结构还是CMOS,而且此类CMOS的运作速度非常快,有别于RCA所发展的40跟45系列的CMOS。而且具有CMOS的高输入阻抗特性。

高级CMOS(Advanced CMOS Logic),英文简称AC,范例74AC00。

高速CMOS(High Speed CMOS Logic),英文简称HC,范例74HC00。

高级高速CMOS(Advanced High Speed CMOS Logic),英文简称AHC,范例74AHC00。

超高速CMOS(GHz CMOS Logic),速度为1 GHz以上,由洋芋半导体开发,英文简称G,范例74G00。范例74G00。

·以输出型态分类Top

图腾式输出(Quad)

大部分74系列的组合逻辑IC,都是采用图腾式输出。被称为图腾式则是因为电路形式像图腾一样配置。

开集极式输出(Open Collector),简称O.C。

晶体管-晶体管逻辑(晶体管晶体管逻辑电路)

开集极式输出主要是应付比较重的负载(例继电器),但一般的逻辑门所能承受的电压电流有限,所以才发展出此类型输出。

使用方式则是使用N个相同的开集极式输出逻辑门并联,非开集极式输出逻辑门不能并联连接。

三态式输出(3 State)

在数位电路除了0跟1以外,另一种状态则是高阻抗,高阻抗对电路来说即是断路。

史密特触发型(Schmitt Trigger)

此类型逻辑门具有所谓的磁滞电压,输出不会因为输入快速的变化而变化,主要用途是抗噪声、消除机械式接点的弹跳(暂态)现象。

·代表性ICTop

反及闸(NAND):7400、7410、7412、7420、7430

反或闸(NOR):7402、7427

反向闸(NOT):7404、7414

及闸(AND):7408、7411、7421

或闸(OR):7432

互斥或闸(XOR):7486

互斥反或闸(XNOR):74266

缓冲器(Buffer):7407、74244

BCD转七段显示解码器:7447、7448

全加器(Full Adders):7483、74283

D型拴锁器(D Latches):74373

异步计数器(Decae Counter):7490、7492

·使用注意事项Top

避免在带有静电的情况下接触IC

TTL的电源电压要5V,建议最低不低于4.75V,最高不高于5.25V

若输入端空接,逻辑门会把输入端视为HI的状态

注意第一只脚的位置,以免错接

若某一逻辑门的输出要并接许多负载或是逻辑门,最好先装缓冲器或是提升电阻,以免发生负载效应

关键词:晶体管逻辑电路