Wydział	Grupa	Politechnika Krakowska Laboratorium elektroniki
WIEiK	22
Nr ćw.	Zespół	Semestr	Data	Ocena	Podpis
5	2	5

TTL - Technika

Do podstawowych problemów związanych z projektowaniem układów logicznych należy możliwość oraz sposób realizacji pożądanych związków logicznych przy użyciu dostępnych elementów, a z drugiej strony określenie i produkowanie takiego zestawu elementów, który umożliwi realizowanie dowolnych niemal związków logicznych. Elementami tymi mogą być tranzystory, rezystory, diody itp., ale obecnie realizowanie związków logicznych przy użyciu tych elementów jest niepraktyczne i nie jest już stosowane. Produkuje się gotowe układy logiczne. Argumentem operacji logicznych odpowiadają wejścia tych układów, a wynikom operacji wyjścia.

Do typowych funkcji logicznych realizowanych w praktyce w postaci układów logicznych należą: suma, iloczyn, negacja. Układy logiczne realizujące funkcje logiczne nazywa się funktorami logicznymi, a potocznie bramkami logicznymi. Układy logiczne można budować na wiele sposobów i przy użyciu rozmaitych technik realizacyjnych.

Sygnałem interpretowanym jako zmienna logiczna jest w układach elektronicznych przeważnie napięcie. W przypadku napięcia stałego rozróżnia się dwa jego poziomy, wysoki H i niski L. Rozmaite zakłócenia, związane z zasilaniem, obciążeniem bądź oddziaływaniem pól elektromagnetycznych, przyczyniają się do tego, że napięcia wyjściowe takich samych układów mogą się dość znacznie różnić w różnych sytuacjach. Poziomy napięcia odpowiadające zmiennym logicznym określa się więc nie jako określone wartości, lecz jako przedziały napięcia. Na skutek zakłóceń istnieje możliwość takiego przypadkowego obniżenia poziomu wysokiego, że zostanie on odczytany jako niski i odwrotnie. W celu zmniejszenia możliwości tego rodzaju przekłamań „rozsuwa” się zazwyczaj przedziały napięć odpowiadające poszczególnym wartością logicznym. Odporność na zakłócenia stanowi jedną z cech układów logicznych o podstawowym znaczeniu z punktu widzenia zastosowań.

Układy logiczne charakteryzuje się określając ich obciążalność, tzn. maksymalną liczbę wejść innych układów, które można dołączyć do wyjścia danego układu, oraz straty mocy w układzie.

Innymi parametrami układów logicznych są:

• czas propagacji będący średnią z czasów opóźnienia zmierzonych przy zmianach sygnałów w obu kierunkach

• częstotliwość maksymalna określająca szybkość działania układów logicznych

• margines zakłóceń jest to maksymalna amplituda sygnału, który dodany do sygnału wejściowego nie spowoduje jeszcze niedopuszczalnych zmian sygnału wyjściowego

• wymagane parametry zasilania

• zakres temperatur pracy

• parametry maksymalne

Układy logiczne są budowane w rozmaity sposób. Obecnie buduje się je przez umieszczenie na płytce krzemowej wiele tranzystorów, diod i rezystorów połączonych ze sobą i stanowiących układ scalony. Produkuje się wiele rodzin układów logicznych różniących się technikami realizacyjnymi. W ramach rodzin produkuje się wiele różnych układów. Najpopularniejsze są układy TTL, co oznacza układy tranzystorowo - tranzystorowe i zarazem oznacza powszechnie przyjęty standard układów logicznych. Charakterystyczną cechą układów TTL jest zastosowanie tranzystorów wieloemiterowych. Układy TTL najczęściej stosuje się do produkcji bramek NAND.

Schematy i tablice stanów podstawowych funktorów logicznych:

OR a b 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 AND a b 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 NOT a 0 1 1 0 NOR a b 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

NAND a b 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 EX-OR a b 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 EX-NOR a b 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Zestawienie tabel prawdy dla funktorów logicznych:

a	b	NOT	AND	NAND	OR	NOR	EXOR	EXNOR
0	0	1	0	1	0	1	0	1
0	1	-	0	1	1	0	1	0
1	0	-	0	1	1	0	1	0
1	1	0	1	0	1	0	0	1

Realizacja funktorów logicznych z wykorzystaniem bramki NAND

Bramka NAND:

NAND(x_1,x₂)=

Funkcja NOT na bramce NAND:

NOT(x_1,x₁)=

Funkcja AND na bramkach NAND:

AND(x_1,x₂)=

Funkcja OR na bramkach NAND:

OR(x_1,x₂)=

Funkcja NOR na bramkach NAND:

NOR(x_1,x₂)=

Funkcja EXOR na bramkach NAND:

ExOR(x_1,x₂)=

=

Wnioski:

Na bramkach NAND można zrealizować dowolne funkcje logiczne i dlatego są to najpopularniejsze bramki. Za pomocą ich realizuje się inne funkcje logiczne. Można też stosować inne, ale te układy są o wiele bardziej skomplikowane i trudniejsze do wykonania.

1

---