Сандық электрониканың транзисторлы-транзисторлық логикасы

Тақырып: Сандық электрониканың транзисторлы-транзисторлық логикасы (TTL)

 

---

 

 Кіріспе

 

Транзисторлы-транзисторлық логика (TTL) – бұл логикалық схемаларда тек транзисторларды пайдаланып жасалатын сандық электроника технологиясы. TTL логикасы кеңінен қолданылады және сандық құрылғылардың маңызды бөлігі болып табылады. Бұл технология 1960 жылдары пайда болды және оны алғаш рет Texas Instruments компаниясы енгізді. TTL технологиясы жоғары жылдамдық, сенімділік және кең таралғандығымен ерекшеленеді, сондықтан ол сандық электроникада интегралды схемалар жасау үшін қолданылады.

 

 TTL логикасының негіздері

 

TTL схемаларында барлық логикалық операциялар транзисторлармен жүзеге асырылады, ал резисторлар транзисторлардың жұмысын реттеу үшін қолданылады. TTL-дің басты ерекшелігі – диодтар мен басқа компоненттердің орнына транзисторларды қолдану арқылы жылдамдықты арттыру. TTL логикасының негізгі элементтері – биполярлы транзисторлар, оларды логикалық элементтер құру үшін қосу арқылы әртүрлі логикалық функциялар орындалады.

 

TTL логикасының негізінде екілік жүйеде логикалық "0" және "1" сигналдары төмен және жоғары кернеу деңгейлерімен ұсынылады. Әдетте, TTL схемаларында логикалық "0" деңгейі 0-0.8 В кернеуге, ал логикалық "1" деңгейі 2-5 В аралығындағы кернеуге сәйкес келеді.

 

 TTL логикалық элементтерінің жұмыс істеу принципі

 

TTL логикасында негізгі логикалық элементтер – AND, OR, NOT және олардың комбинациялары – тек транзисторлар арқылы орындалады. TTL логикасының ең негізгі элементі – транзисторлы көпэмиттерлі транзистор болып табылады. Бұл транзистор бірнеше кірістерді бір шығысқа біріктіру үшін қолданылады.

 

 1. TTL AND элементі

 

TTL логикасында AND операциясы көпэмиттерлі транзистор арқылы жүзеге асырылады. Бір транзистордың эмиттеріне бірнеше кіріс сигналдарын қосу арқылы әрбір кіріс логикалық "1" болғанда ғана шығыста логикалық "1" алынады.

 

- Егер барлық кіріс сигналдары логикалық "1" болса, көпэмиттерлі транзистор ашылып, шығыста логикалық "1" пайда болады.

- Егер бір немесе бірнеше кіріс логикалық "0" болса, транзистор жабылады, және шығыста логикалық "0" алынады.

 

 2. TTL OR элементі

 

TTL OR элементі транзисторларды параллель қосу арқылы жүзеге асырылады. Бір транзистордың базалық кірісіне бірнеше сигнал қосылады, ал шығысы логикалық "1" деңгейін береді.

 

- Егер кіріс сигналдарының кез келгені логикалық "1" болса, транзистор ашылып, шығыста логикалық "1" пайда болады.

- Барлық кірістер логикалық "0" болған жағдайда ғана шығыста логикалық "0" болады.

 

 3. TTL NOT элементі

 

NOT операциясы инвертор (инверсия) арқылы орындалады. Инвертор кіріс сигналын кері мәнге айналдырады.

 

- Егер кіріс логикалық "1" болса, транзистор жабылады және шығыста логикалық "0" болады.

- Егер кіріс логикалық "0" болса, транзистор ашылып, шығыста логикалық "1" алынады.

 

 TTL логикасының артықшылықтары мен кемшіліктері

 

Артықшылықтары:

1. Жоғары жылдамдық: TTL схемаларының жылдамдығы DTL-ге қарағанда жоғары, өйткені тек транзисторлар қолданылады.

2. Сенімділік: TTL схемалары кернеу мен температураның өзгерістеріне жоғары төзімділікке ие.

3. Төмен шу сезімталдығы: TTL схемалары шу әсеріне төзімді, бұл олардың тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді.

 

Кемшіліктері:

1. Қуат тұтынудың жоғарылығы: TTL схемалары басқа технологияларға қарағанда көп қуат тұтынады.

2. Сызықтық емес масштабтау: TTL схемаларын үлкен жүйелерде пайдалану қуат тұтыну мәселесін тудыруы мүмкін.

3. Температураға тәуелділігі: TTL схемалары температура өзгергенде, олардың жұмысы тұрақсыз болуы мүмкін.

 

 TTL логикасының қолдану аясы

 

TTL логикасы сандық схемотехникада және интегралды схемаларда кеңінен қолданылады. TTL интегралды схемалары әртүрлі электрондық құрылғыларда, әсіресе сандық және есептеуіш құрылғыларда қолданылады.

 

1. Компьютерлерде және микропроцессорларда: TTL логикасы алғашқы компьютерлер мен микропроцессорлар жасауда қолданылды.

2. Басқару жүйелерінде: TTL логикасы әртүрлі сандық басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады.

3. Сигналдарды өңдеу құрылғыларында: TTL схемалары сигналдарды өңдеу және коммутация жүйелерінде кеңінен қолданылады.

 

 TTL логикасының түрлері

 

TTL логикасының бірнеше түрлері бар, олардың әрқайсысы әртүрлі қажеттіліктер мен талаптарға сай жасалған:

 

1. Стандартты TTL: Бұл ең қарапайым және кең таралған TTL түрі. Ол орташа қуат тұтыну және орташа жылдамдық көрсетеді.

2. Төмен қуатты TTL (Low Power TTL): Бұл түрі аз қуат тұтыну үшін жасалған, бірақ жылдамдығы стандартты TTL-ге қарағанда төмендеу.

3. Жоғары жылдамдықты TTL (High Speed TTL): Бұл түрі жылдамдықты арттыру үшін арнайы жасалған, бірақ қуат тұтынуы жоғары.

4. Шоттки TTL: Бұл TTL типі Шоттки транзисторларын пайдаланады және өте жоғары жылдамдыққа ие, бірақ қуатты көп тұтынады.

 

 Қорытынды

 

TTL технологиясы – сандық электрониканың дамуындағы маңызды кезең. Бұл логика түрі жоғары жылдамдық пен сенімділікке ие, сонымен қатар сандық құрылғыларда кеңінен қолданылады. TTL логикасы негізінде жасалған құрылғылар сандық схемотехникада ұзақ уақыт бойы қолданылып келеді және қазіргі заманғы электроникада маңызды орын алады. TTL негізіндегі логикалық элементтер электрондық жүйелерде тұрақты және сенімді жұмыс істеп, сандық сигналдарды өңдеудің негізін құрайды.