電晶體－電晶體邏輯

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。TTL主要套用於教育或是較簡單的數字電路。

基本介紹

• 中文名：電晶體－電晶體邏輯
• 外文名：Transistor-Transistor Logic

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系列與54系列

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。

TTL各系列典型消耗功率與傳輸延遲的比較[編輯]

系列	型號	特徴	消耗電力(mW/Gate)	傳輸延遅 tpd(nsec)
標準TTL	74	1962年商品化初期的標準品	10	10
低功率TTL	74L	初期的低消耗電力產品。但速度慢。	1	35
高速TTL	74H	初期的高速暨高輸出TTL。但消耗電力大。	20	6
肖特基TTL	74S	使用肖特基二極體與肖特基電晶體的高速TTL	20	3
低功率肖特基TTL	74LS	1970年代後半至80年代前半的主流TTL	2	10
先進(Advanced)LS-TTL	74ALS	1980年代中期推出的LS-TTL改良品	1	4
先進(Advanced)S-TTL	74AS	1980年代中期推出的S-TTL改良品	20	1.5
快速型FAST	74F	1980年代中期由Fairchild公司發售的高速肖特基TTL	4	2.5

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

• 與非門（NAND）：7400、7410、7412、7420、7430
• 或非門（NOR）：7402、7427
• 非門（NOT）：7404、7414
• 與門（AND）：7408、7411、7421
• 或門（OR）：7432
• 異或門（XOR）：7486
• 同或門（XNOR）：74266
• 緩衝閘（Buffer）：7407、74244
• BCD(十進制)轉七段數碼管解碼器：7447、7448
• 全加器（Full Adders）：7483、74283
• D型栓鎖器（D-type Latches）：74373
• 異步計數器（Asynchronous Counter）：7490 （十進制，Decade）、7492（十六進制）

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

1. 避免在帶有靜電的情況下接觸IC
2. TTL的電源電壓要5V，建議最低不低於4.75V，最高不高於5.25V
3. 若輸入端空接，邏輯門會把輸入端視為HI的狀態
4. 注意第一隻腳的位置，以免錯接
5. 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