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TTL o que é – Eletrônica Digital – Tecnologia TTL

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 .

 

ttl transistor multiemissor
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 TTL SG52A
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 logica 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.

tabela logica ttl and
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.

 

TTL 7408
Figura 2 – 7408

 

Na figura abaixo podemos ver uma porta AND feita de transistores ou diodos.

 

TTL and com transistores
Modo de fazer um porta de transistores ou diodos. ( http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/and.html )

Teoria das Portas TTL

 

Portas logicas

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;

 

Espero que tenham gostado, tentei ser o mais direto e simples possível. Em caso de algum erro entre em contato, se gostou compartilhe e curta. Obrigado!

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