TTL é a sigla de Transistor–transistor logic (
Lógica transistor-transistor ),
é uma classe de circuitos digitais construídos a partir de transistores
bipolares de junção (BJT) e resistores. Ele é chamado lógica
transistor-transistor porque tanto a função lógica de propagação e a
função de amplificação são realizadas por transistores. O TTL é derivado
do DTL ( lógica transistor diodo) e diferencia da tecnologia CMOS pelo uso de transistores comuns (bipolares) em vez de
FETs e
Mosfets .
Transistor multiemissor
Os transistores bipolares que são utilizados nos circuitos TTL possuem vários emissores, chamado de
multiemissor,
( imagem acima ) essa tecnologia diminui o número de transistores
usados para se fazer uma determinada porta lógica, outra característica é
que os circuitos TTL trabalham com tensão de 5 Volts. Os circuitos
integrados TTL são notáveis por ter uma ampla gama de utilizações em
muitas aplicações, tais como circuitos de controle, computadores,
instrumentação, produtos de eletrônica de consumo, etc. Os circuitos
integrados TTL oferecem uma grande variedade de portas lógicas,
inversores, flip-flops, contadores, driver, decodificador, memória,
somador, comparador, registrador, multiplicador, entre outros circuitos.
O que é TTL
A
designação TTL é por vezes utilizada para
denominar níveis lógicos TTL compatível ( 0 e 1 – 0 Volts e 5 Volts ),
mesmo quando não está associada diretamente com circuitos integrados
TTL, por exemplo, como a entrada ou saída de instrumentos eletrônicos. O
TTL foi inventado em 1961 por
James L. Buie da TRW , e foi
originalmente chamado lógica transistor-transistor acoplado (TCTL). Os
primeiros circuitos integrados comerciais TTL foram fabricados pela
Sylvania , em 1963, e se chamou , família
Sylvania Universal de Alto Nível Logic (SUHL).
CI
SG52A TTL da Silvanya GATE AND-OR-INVERT – um flat-pack de 14 pinos
datado de 1966. ( Foto:
http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/ICs/monolith.htm )
Estes circuitos integrados TTL da Sylvania foram usados nos
controles dos mísseis Phoenix pois tinham como função primaria o uso
militar. Mas se tornou popular após a
Texas Instruments introduzir
a série 5400 de CIs, com faixa de temperatura militar em 1964, e mais
tarde a série 7400, especificado em uma faixa mais estreita, e com
encapsulamento plástico de baixo custo em 1966. A família de circuitos
integrados
7400 da Texas Instruments tornou-se um padrão da indústria mundial TTL. Componentes equivalentes foram feitas pela Motorola,
Fairchild,
Intersil, AMD,
Signetics,
SGS-Thomson, National entre outras empresas.
Subfamílias de Circuitos Integrados TTL linha 74xx : L, H, S, LS, F, AS, ALS
74Lxx - (
obsoleto ) São
circuitos integrados de Baixa Potência, e tem como característica a
baixa velocidade e a baixa dissipação de potência. Sua velocidade de
comutação é de 33 ns com um consumo de energia de 1 mW. ( substituído
por CMOS lógica)
74Hxx – (
obsoleto ) São
circuitos integrados de alta velocidade, tem como característica um
aumento da velocidade em relação a série 74L, tem como efeito colateral
um aumento no consumo. Sua velocidade de comutação é de 6ns com um
consumo de energia de 22 mW.
74Sxx – Schottky, Tem esse nome pois reduz o
retardo de armazenamento usando diodos Schottky. Funciona com o dobro da
velocidade do 74H, consumindo praticamente o mesmo. Sua velocidade de
comutação é de 3ns com um consumo de energia de 19 mW.
74LSxx – São circuitos integrados Schottky de Baixa
Potência, em comparação com as versões anteriores ele tem uma potência
mais baixa, mas com velocidade também um pouco mais baixa. Essas
características tornaram os TTL LS da família 7400 os mais usados. Sua
velocidade de comutação é de 8ns com um consumo de energia de 2 mW.
74Fxx - São circuitos integrados rápidos (F) , uma
variantes do 74LS fabricados pela Fairchild.
74ASxx – São circuitos integrados Schottky Avançado é
a série TTL de maior velocidade, e com uma relação velocidade/potência
melhor que as series anteriores.
Existem outras subfamílias da linha 7400, porém não foram mostradas aqui por diversos motivos, são muito usadas ou obsoletas.
Variações da linha 74xx
Diversas variações de TTL bipolar originais foram desenvolvidas por
diversos fabricantes, sendo circuitos com maior velocidade, menor
dissipação de energia, menos portas, etc. Isso tudo para permitir a
otimização de novos projetos eletrônicos. Existem também alguns
componentes
CMOS tais com o
74HCT74 para CMOS de alta velocidade com entradas compatíveis com o padrão TTL são funcionalmente similares à sua contraparte TTL.
Existem alguns Cis da linha 74xx TLL de baixa tensão, chamados
LV-TTL, para fontes de alimentação de 3,3 volts. A maioria dos
fabricantes oferecem faixas de temperatura comerciais e estendidas: por
exemplo a Texas Instruments tem a linha 7400 que vai de 0 a 70 ° C, e a
linha 5400 que vai de -55 a +125 ° C. Essas linhas mais robustas tem
especificações militares, seus níveis de qualidade são especiais de
alta confiabilidade e estão disponíveis para aplicações militares e
aeroespaciais.
O que é a Tabela lógica ou Tabela da Verdade TTL
Tabela lógica TTL ( IBM )
A
tabela da verdade é uma tabela matemática usada em
lógica , especificamente em relação a álgebra booleana e funções
booleanas, para calcular os valores funcionais das expressões lógicas em
cada um dos seus argumentos funcionais, isto é, em cada combinação de
valores tomados por suas variáveis lógicas
Praticamente, uma tabela da verdade é composto de uma coluna para
cada variável (input ) de entrada (por exemplo, A e B ,C, D), e uma
coluna final para todos os possíveis resultados da operação lógica,
saída ou output. Cada linha da tabela da verdade contém uma configuração
possível das variáveis de entrada (por exemplo, A e B = verdadeiro ou
falso ), e o resultado da operação de tais valores. Veja os exemplos
abaixo na figura 1.
Podemos levar em conta que cada tabela é feita de uma forma, então:
H = HIGH = 1 = Alto = 5 Volts
L = LOW = 0 = Baixo = 0 Volts
Usando a tabela da verdade
Vamos pegar como exemplo o circuito integrado 7408 (Figura 2) que é
um Ci TTL de quatro portas AND de duas entradas, temos a tabela da
verdade na figura 1, com A e B que são as entradas e AB que é a saída.
Temos com
A os pinos 1,4,9 e 12 pinos
B são 2, 5, 10 2 13 e pinos
AB 3, 6, 8 e 11.
Figura 1 – Tabela Lógica AND 2 ENTRADAS
Usaremos a
tabela lógica ( tabela da verdade )
acima, podemos definir que se conectarmos um LED e um resistor na saída
AB pino 3 ele vai se comportar da seguinte forma:
Se temos no Pino 1 (A) 0 Volts, Pino 2 (B) 0 Volts = Pino 3 (AB) 0 Volts ==> LED APAGADO
Se temos no Pino 1 (A) 0 Volts, Pino 2 (B) 5 Volts = Pino 3 (AB) 0 Volts ==> LED APAGADO
Se temos no Pino 1 (A) 5 Volts, Pino 2 (B) 0 Volts = Pino 3 (AB) 0 Volts ==> LED APAGADO
Se temos no Pino 1 (A) 5 Volts, Pino 2 (B) 5 Volts = Pino 3 (AB) 0 Volts ==> LED ACESO
Podemos então notar que só quando as duas portas estão H ou 1 é que o LED acende.
Figura 2 – 7408
Na figura abaixo podemos ver uma porta
AND feita de transistores ou diodos.
Teoria das Portas TTL
Porta AND
Uma porta
AND é a realização física da operação de
multiplicação lógica. Ela é um circuito eletrônico que gera um sinal de
saída de 1 somente se todos os sinais de entrada forem 1.
Porta OR
A porta OR é a realização física da operação de adição lógica. Ela é
um circuito eletrônico, que gera um sinal de saída de 1 se algum do
sinal de entrada é 1.
Porta NOT
A porta NOT é a realização física da operação de complementação. Ela é
um circuito eletrônico, que gera um sinal de saída que é o inverso do
sinal de entrada. uma porta NOT é também conhecida como um inversor,
porque ela inverte a entrada.
Porta NAND
A porta NAND é uma porta AND complementada. A saída da porta NAND
será ’0 ‘, se todos os sinais de entrada são ’1′ e irá ser ’1 ‘se
qualquer um dos sinais de entrada forem ’0′.
Porta NOR
A porta NOR é uma porta OR complementado. A saída da porta NOR será
’1 ‘se todas as entradas são ’0′ e irá ser ’0 ‘, se qualquer um dos
sinais de entrada é ’1′.
Porta EX-OR
Ela é semelhante à porta OR mas exclui a combinação de ambos, A e B
serem iguais a um. EX-OR é uma função que dá um sinal de saída ’0
‘quando os dois sinais de entrada são iguais ou ’0′ ou ’1 ‘.
Vantagens e desvantagens dos circuitos integrados TTL
Em comparado com outras tecnologias digitais e famílias lógicas o TLL tem vantagens e desvantagens, veja abaixo as principais.
Vantagens
maior velocidade de comutação;
maior imunidade a ruídos;
Desvantagens
alto custo de fabricação;
baixa impedância de entrada;
