基本介紹
- 中文名：信道電晶體邏輯
- 外文名：Transistor-Transistor Logic
簡介,內部主要構成元件,以內部結構區分,以輸出型態分類,代表性IC,TTL電壓準位,使用標準供電電壓5V的TTL電壓準位規範,使用注意事項,
簡介
電晶體－電晶體邏輯（英語：Transistor-Transistor Logic，縮寫為TTL），是市面上較為常見且套用廣泛的一種邏輯門數字積體電路，由電阻器和電晶體而組成。TTL最早是由德州儀器所開發出來的，現雖有多家廠商製作，但編號命名還是以德州儀器所公布的資料為主。其中最常見的為74系列。
與TTL分庭抗禮的是CMOS，舊時兩者相比較TTL主要是速度快，CMOS則是速度慢，但省電、成本比TTL低。隨著CMOS技術的進步，其反應速度已經超越TTL。而且CMOS內部不具有製作麻煩的電阻，所以TTL可說幾乎沒有發展。目前TTL主要套用於教育或是較簡單的數字電路。
內部主要構成元件
TTL最主要是由N組電阻、電晶體、二極體構成的偏置電路所組合出來，在線性放大器的角度來看就是數個CE（共發射極）電路或是CC（共集電極）電路所組成。當然這只是比喻並非實際，畢竟在數字邏輯的世界就是只有0跟1，也就是關或開。
74系列為民用品，可工作於商用溫度範圍（0至70度C），是一般TTL邏輯電路中最常見的系列，在數字邏輯或是微處理機的相關課程更是少不了它們的存在。
54系列為軍用品，可工作于軍用溫度範圍（-55至125度C），用於具有特殊工作需求的地方。
74系列TTL IC的分類如下：
以內部結構區分
- 標準型
- 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。無英文簡寫，範例：7400。
- 早期的低功率型與高速型
- 低功率型，（英文 Low Power簡寫“L”），耗電低，但速度慢。範例：74L00。
- 高速型，（英文 High Speed簡寫“H”），速度較快，輸出較強，但耗電高。範例：74H00。
- 由於 S 型耗電與 H 型相近，但速度極快。 LS 型的耗電與 L 型相近，但速度卻快很多，甚至比 H 型還快。 因此 L 型與 H 型很快就退出市場。
- 肖特基（Schottky）
- 除了電阻器一樣是做控流跟偏置用途，肖特基型最主要是採用肖特基二極體跟肖特基電晶體，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。LS型逐漸成為TTL中的主流。肖特基型（英文 Schottky Logic，簡寫“S”），範例：74S00。
- 高級肖特基型（英文 Advanced Schottky Logic，簡寫“AS”），範例：74AS00。
- 低功率肖特基型（英文 Low Power Schottky Logic，簡寫“LS”），範例：74LS00。
- 高級低功率肖特基型（英文 Advanced Low Power Schottky Logic，簡寫“ALS”），範例：74ALS00。
- 快速（英文Fast，簡寫“F”）
- 快速型是有別於肖特基型所另外發展的高速TTL，範例：74F00。
- CMOS（英語：Complementary Metal Oxide Semiconductor）
- 雖然此類型的編號與接腳規格跟TTL一樣，但內部的實際結構是CMOS，而不是TTL所使用的接面電晶體。此系列具有CMOS的高輸入阻抗特性與低耗電，但工作電壓範圍有別於先前RCA所發展的40跟45系列的CMOS邏輯IC。除早期的C系列外，此類CMOS的運作速度非常快。CMOS，英文簡寫“C”，範例：74C00。
- 高級CMOS（英文 Advanced CMOS Logic，簡寫“AC”），範例：74AC00。
- 高速CMOS（英文 High Speed CMOS Logic，簡寫“HC”），範例：74HC00。
- 高級高速CMOS（英文 Advanced High Speed CMOS Logic，簡寫“AHC”），範例：74AHC00。
以輸出型態分類
- 圖騰式輸出（Totem-pole Output）
- 大部分74系列的組合邏輯IC，都是採用圖騰式輸出。此種輸出可以輸出高電位與低電位。被稱為圖騰式則是因為電路形式像圖騰一樣配置。
- 開集電極式輸出（Open Collector，簡稱O.C.）
此種輸出不能輸出高電位，輸出只有開路與低電位兩種狀態。
- 可以承受較高的電壓或與不同工作電壓的電路連線。 有時開集電極式輸出可用來應付比較重的負載（例繼電器）。
- 可以允許多個開集電極式邏輯輸出進行並聯，作為Wired-AND使用。圖騰式的邏輯門輸出不能並聯連線。
- 三態式輸出（Tri-state或3-state）
- 在數字電路除了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。主要是用於匯流排(bus)等。
- 史密特觸髮型輸入（Schmitt Trigger）
- 此類型邏輯門具有所謂的遲滯電壓，不易因為輸入在0/1交界電壓附近的小幅變化而產生輸出跳動，主要用途是抗噪聲、消除機械式接點的彈跳（暫態）現象，也可用來做RC振盪器等。
代表性IC
TTL電壓準位
使用標準供電電壓5V的TTL電壓準位規範
- 輸入電壓準位
- Hi輸入電壓：2.0V以上
- Low輸入電壓：0.8V以下
輸出電壓準位
- Hi輸出電壓：2.4V以上
- Low輸出電壓：0.4V以下
由以上規範可以算出：前一級輸出至次一級輸入電壓準位間，可以容忍的噪聲邊際電壓是0.4V。
使用注意事項
- 避免在帶有靜電的情況下接觸IC
- TTL的電源電壓要5V，建議最低不低於4.75V，最高不高於5.25V
- 若輸入端空接，邏輯門會把輸入端視為HI的狀態
- 注意第一隻腳的位置，以免錯接
- 若某一邏輯門的輸出要並接許多負載或是邏輯門，最好先裝緩衝器或是提升電阻，以免發生負載效應
