TTL

TTL berbeda dengan pendahulunya, generasi logika resistor–transistor (RTL) dan logika dioda–transistor (DTL) dengan menggunakan transistor tidak hanya untuk penguatan keluaran tetapi juga untuk mengisolasi masukan. Pertemuan p-n dari dioda mempunyai kapasitansi yang cukup besar, jadi mengubah taraf logika pada masukan DTL memerlukan waktu dan energi yang tidak sedikit. Seperti terlihat pada skema kiri atas, konsep dasar dari TTL adalah mengisolasi masukan dengan menggunakan sambungan basis-bersama, dan menguatkan fungsi dengan sambungan emitor-bersama. Perhatikan bahwa basis dari transistor keluaran digerakan tinggi hanya oleh pertemuan basis-kolektor dari transistor masukan yang dipanjar maju.

Skema kedua menambahkan keluaran tiang totem. Ketika Q₂ mati (logika 1), resistor membuat Q₃ hidup dan Q₄ mati, menghasilkan logika 1 yang lebih kuat di keluaran. Ketika Q₂ hidup, ini mengaktifkan Q₄, menggerakan logika 0 ke keluaran. Dioda memaksa emitor dari Q₃ ke ~0.7 V, sedangkan R₂, R₄ dipilih untuk menarik basis ke tegangan yang lebih rendah, membuatnya mati. Dengan menghilangkan resistor pull-up dan resistor pull-down pada tingkat keluaran, memungkinkan kekuatan gerbang ditingkatkan tanpa mempengaruhi konsumsi daya secara signifikan.

TTL sangat sesuai dibuat sebagai sirkuit terpadu karena masukan sebuah gerbang dapat disatukan kedalam sebuah daerah dasar untuk membentuk transistor multi emitor. Karena peranti yang rumit mungkin menambah biaya sirkuit jika dibuat dari transistor terpisah, tetapi dengan mengkombinasikan beberapa sirkuit kecil menjadi peranti yang lebih rumit, sebaliknya ini mengurangi biaya implementasi pada IC. Seperti logika yang menggunakan transistor dwikutub lainnya, arus kecil harus diambil dari masukan untuk memastikan taraf logika yang benar. Arus yang diambil harus dalam kapasitas tingkat sebelumnya, sehingga membatasi gerbang yang dapat disambungkan (fanout). Semua TTL standar bekerja pada pencatu daya 5 volt. Isyarat masukan TTL dikatakan rendah jika berada di antara A TTL 0 V dan 0.8 V dimana mewakili titik ground, dan tinggi ketika berada di antara 2.2 V dan 5 V, mewakili titik catu^[12] (taraf logika presisi mungkin sedikit bervariasi di antara subtipe). Keluaran TTL biasanya terbatas pada batas yang lebih sempit di antara 0 V dan 0.4 V untuk logika rendah dan di antara 2.6 V dan 5 V untuk logika tinggi, memberikan ketahanan desah 0,4V. Standarisasi taraf logika TTL sangat penting karena papan sirkuit yang rumit sering menggunakan IC TTL yang diproduksi oleh berbagai pabrik dan dipilih berdasarkan kesiapan dan harga, kecocokan harus meyakinkan, dua papan sirkuit dari jalur perakitan yang pada mungkin memiliki campuran merk yang berbeda untuk posisi yang sama dalam papan. Dalam batas dapat digunakan yang cukup luas, gerbang logika dapat dianggap sebagai peranti Boolean ideal tanpa kekhawatiran akan batasan elektronik.

·         Skema gerbang NAND TTL dua masukan yang disederhanakan

v Pembalik sebagai penguat analog

Walaupun didesain untuk penggunaan taraf logika sinyal digital, sebuah TTL dapat dipanjar untuk digunakan sebagai penguat analog. Penguat seperti ini mungkin sangat berguna pada peranti yang harus mengubah sinyal analog km sinyal digital, tetapi biasanya tidak digunakan ketika penguatan analog menjadi kegunaan utama peranti. Pembalik TTL dapat juga digunakan pada osilator kristal karena kemampuan penguatan analognya sangat berarti dalam analisis performansi osilator.

v Penggunaan

Sebelum penemuan peranti integrasi skala sangat besar (VLSI), TTL merupakan standar metode konstruksi untuk prosesor dasar, seperti DEC VAX dan Data General Eclipse. Karena mikroprosesor menjadi lebih berguna, peranti TTL menjadi penting untuk digunakan sebagai logika penempel, seperti penggerak bus cepat pada motherboard, yang menyambungkan blok-blok fungsi sehingga menjadi elemen VLSI.

Setelah seri TTL standar dikenalkan pertama kali, beberapa seri yang lain mulai dikembangkan. Hal yang menjadi pertimbangan perkembangan seri yang lain adalah pada pemilihan kecepatan dan karakteristik daya. Seri-seri tersebut antara lain:

a.     TTL Daya-Rendah, seri 74L

Rangkaian TTL daya-rendah yang didesain dalam seri 74L secara garis besar adalah sama dengan rangkaian dasar TTL seri standar kecuali pada semua nilai hambatan yang digunakan. Nilai hambatan yang besar dapat mengurangi kebutuhan daya tetapi berakibat juga pada kenaikan waktu perambatan. Gerbang TTL seri ini mempunyai disipasi daya rata-rata 1 mW dan waktu tunda perambatan sekitar 33 ns. Seri 74L ini sesuai untuk perlatan yang membutuhkan disipasi daya yang rendah dan tidak begitu mementingkan kecepatan. Calculator adalah salah satu contoh peralatan yang memungkinkan penggunaan seri 74L karena membutuhkan frekuensi yang rendah dan merupakan rangkaian yang beroperasi dengan baterai.

b.     TTL Kecepatan-Tinggi, seri 74H

Rangkaian dasar TTL ini sama dengan rangkaian TTL standar tetapi dengan menggunakan nilai hambatan yang lebih kecil dan transistor Q₃ menggunakan pasangan Darlington. Perbedaan ini menghasilkan kecepatan pensaklaran (switching) yang begitu tinggi dengan rata-rata nilai waktu tunda perambatan 6 ns. Tetapi dengan penambahan kecepatan ini berarti pula meningkatkan disipasi daya yaitu sekitar 23 mW.