Digitale Schaltungstechnik/ Logikfamilien/ Innenleben/ TTL
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Logikfamilien
Analogswitch |
Die Transistor-Transistor-Logik gilt zwar als obsolet, hält sich aber noch immer hartnäckig in Nischen fest.
Einer dieser Nischen ist z.B. die Ausbildung: TTL Bausteine sind sehr Robust, kleinere Elektrostatische Entladungen überstehen sie ohne Probleme. Ebenfalls wird in vielen Schulen die Bipolaren Transistoren tiefer, sodass die Schüler am Ende ein gutes Verständnis dafür entwickeln.
Das Innenleben von TTL-Bausteinen ist sehr ausgeklügelt, sowohl in Richtung Herstellbarkeit als auch Eigenschaften für den Anwender. Die Schaltungen sind deshalb nicht ganz einfach zulesen, sobald man aber den Trick raus hat
TTL NAND
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GrundschemaBearbeiten | |
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In Datenblättern sind häufiger solche Schaltungen zu finden: | |
Da diese Schemata stark auf Produktionstechnik und Eigenschaften optimiert sind, ist die Funktion meist nicht offensichtlich. | |
Vereinfachung des AusgangsBearbeiten | |
Die erste mögliche Vereinfachung betrifft den Ausgang: | |
Der obere Transistor ist für den Gegentakt zuständig. Das heisst, er macht genau das Gegenteil des unteren Transistors. Das bedeutet, zur rein logischen Funktion müssen wir ihn nicht betrachten. Um ihn nicht Ersatzlos zu streichen, bauen wir einfach einen Pull-Up Widerstand ein. | |
Multiemitter-TransistorBearbeiten | |
Der ungewöhnliche Transistor bei den Eingängen ist ein sogenannter Multiemitter-Transistor. Das Ersatzschaltbild dieses Bauteiles sieht so aus: | |
In diesem Fall lässt sich das Schaltbild noch einen Schritt weiter vereinfachen, wenn wir den inneren Aufbau des Transistors betrachten: | |
Wir können in diesen spezial Fall den Transistor durch Dioden ersetzen: | |
Dieser Schritt ist insbesondere deshalb sinnvoll, weil der Transistor in einem unüblichen Bereich betrieben wird. |
Wahrheitstabelle
BearbeitenDas Schema des Logikgatters ist nun soweit vereinfacht, das wir es relativ einfach systematisch analysieren können:
Beschreibung | Schaltplan | Wahrheitstabelle | ||||||||||||||||||||
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Stellen wir im ersten Schritt wie üblich eine Wahrheitstabelle auf: |
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Fall 0Bearbeiten |
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Fall 1Bearbeiten |
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Fall 2Bearbeiten |
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Fall 3Bearbeiten |
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Zusammenfassung
Bearbeiten-
B=0 A=0 -> Y = 1
-
B=0 A=1 -> Y = 1
-
B=1 A=0 -> Y = 1
-
B=1 A=1 -> Y = 0
Dez. | B | A | Y |
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0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 |
2 | 1 | 0 | 1 |
3 | 1 | 1 | 0 |
offene Eingänge
BearbeitenNun haben wir die Grundsätzliche Funktion der Schaltung verstanden, so das wir uns weiteren Details zu wenden können: Was passiert zum Beispiel wenn die Eingänge offen sind?
TTL Heute
BearbeitenVorteile
Bearbeiten- sehr Robust (ESD ist kein Problem)
Nachteile
Bearbeiten- hohe Leistungsaufnahme (Stromverbrauch)