TTL邏輯門電路
1.組成結(jié)構(gòu)
TTL電路是晶體管-晶體管邏輯電路的英文字頭縮寫。它由NPN或PNP型晶體管組成,圖1是典型的TTL中速與非門電路。由于電路中載流子有電子和空穴兩種極性,因而是一種雙極型晶體管集成電路。
圖1 典型的TTL中速與非門電路
TTL電路有好幾種,其中速度最高的是STTL,即肖特基TTL電路,其平均傳輸時(shí)間約3ns,比標(biāo)準(zhǔn)型TTL約快6~7倍;功耗最低的是LSTTL,其功耗不到標(biāo)準(zhǔn)型TTL的十分之一。TTL電路與其他雙極型電路相比,在性能、價(jià)格上可謂物美價(jià)廉,已基本上取代了RTL(電阻-晶體管)電路和DTL(二極管-晶體管)電路,只是在超高速環(huán)路中仍要用ECL(發(fā)射極耦合)電路。
2.制造工藝
雙極型集成電路是在平面晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它的基本工藝仍然是平面工藝。但由于電路中除有晶體管外,還要集成二極管、電阻、電容等元器件,因而在制造過程中首先要把各種元器件做在一塊基片上,并使它們相互絕緣,最后再按要求將它們連成電路。從制造工藝上看,它與平面晶體管的不同,僅是增加了隔離工藝和埋層工藝。圖2是經(jīng)過六次光刻、四次擴(kuò)散和四次氧化制成的雙極型集成電路芯片結(jié)構(gòu),工藝較復(fù)雜。
圖2 六次光刻、四次擴(kuò)散、氧化制成的雙極型集成電路芯片結(jié)構(gòu){{分頁(yè)}}
3.電路特點(diǎn)
表1列出了國(guó)產(chǎn)TTL和各種MOS電路的四個(gè)主要參數(shù),以便于比較。
表1 國(guó)產(chǎn)TTL和MOS電路主要參數(shù)
由圖3曲線可見,TTL比CMOS電路功耗大,但隨頻率提高其功耗所增無幾。
圖3 TTL與CMOS兩種電路的動(dòng)態(tài)功耗電流曲線
抗干擾能力又稱噪聲容限,它表示電路保持穩(wěn)定工作所能抗拒外來干擾和本身噪聲的能力,可用圖4電壓傳輸特性來說明。{{分頁(yè)}}
圖4 說明抗干擾能力的電壓傳輸特性曲線
在圖4曲線中,ViL為本級(jí)門最大輸入低電平,Vg為關(guān)門電平,Vk為開門電平,ViH為最低輸入高電平。顯然,要保持輸出高電平,干擾電壓不應(yīng)超過:
式中 VNL——下限抗干擾電平。
TTL的VNL約為0.7V,而要保持輸出低電平,干擾電壓就不應(yīng)超過:
式中VNH——上限抗干擾電平。
TTL的VNH約為1.5V。圖4是在電源電壓為5V時(shí)的典型曲線。
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