Qu'est-ce qu'un circuit TTL ?

TTL est un circuit intégré qui utilise une combinaison de transistors bipolaires pour obtenir une sortie logique dotée de capacités de pilotage. La caractéristique la plus importante du TTL est que l’entrée de la porte sera logiquement haute lorsqu’elle n’est pas connectée.

Dans les circuits matériels, des dispositifs numériques tels que des portes logiques sont utilisés. Pour ces dispositifs numériques, il existe deux branches principales en termes de structure de processus interne : l'une est composée de transistors et l'autre de transistors à effet de champ. Le circuit de porte composé de transistors est appelé circuit de porte TTL.

Principe de fonctionnement du circuit TTL

Il existe de nombreux types de circuits de portes TTL, tels que les portes NON, les portes NAND, les portes NOR, les portes ET NOR et les portes NAND de sortie OC. Bien qu’il en existe de nombreux types, les principes de fonctionnement de base sont similaires. Prenons l'exemple du circuit de porte NAND couramment utilisé pour présenter son principe de fonctionnement.

On peut voir sur la figure 1 que le circuit de porte NON est composé de l'étage d'entrée Q1, de l'étage intermédiaire Q2 et des étages de sortie Q3 et Q4.

①Étage d'entrée : Q1 est structurellement considéré comme composé de diodes. Les jonctions P des deux diodes sont dos à dos et les jonctions N sont connectées respectivement à l'entrée et à la base de Q2.

②Étage intermédiaire : composé du transistor Q2 et des résistances R2 et R4. Pendant le processus de mise sous tension du circuit, l'effet d'amplification de Q2 est utilisé pour fournir un courant de base plus important pour les tubes de sortie Q3 et Q4, accélérant ainsi la conduction des tubes de sortie. Par conséquent, la fonction de l'étage intermédiaire est d'augmenter la vitesse d'ouverture du tube de sortie et d'améliorer les performances du circuit.

③Étage de sortie : composé des transistors Q3, Q4, de la diode D1 et de la résistance R3. Comme le montre la figure, l'étage de sortie utilise le transistor Q4 pour mettre en œuvre des opérations de négation logique. Cependant, dans le circuit de l'étage de sortie, une charge active composée du transistor Q3, de la diode D1 et de R3 est utilisée pour donner à l'étage de sortie une forte capacité de charge. Parmi eux, D1 peut protéger le transistor contre un claquage inverse.

Principe de fonctionnement

① Lorsque la borne d'entrée est à un niveau logique bas, le courant passe par R1 vers l'entrée et le transistor Q1 est activé. À ce moment, la tension de Vb (Q2) est inférieure à la tension d'activation de Vbe 0,7. V, et le transistor Q2 est bloqué. À ce stade, en raison de l'existence de R2 et R4, Q3 est activé, Q4 est désactivé et un niveau élevé est émis sur Out. Il ressort de la structure de sortie de la figure 1 que la tension de sortie de haut niveau à ce moment sera : Vout = Vcc - Vce - VD1 ≈ Vcc - 1V

②Lorsque la borne d'entrée est à un niveau logique haut, le transistor Q1 est désactivé. À ce moment, le courant circule à travers la jonction PN de R1 et Q1, jusqu'à la base de Q2, et le transistor Q2 est activé. À ce moment-là, Q4 est activé, la tension de base de Q3 est d'environ 1 V et la tension d'activation de Q3 nécessite que Vb3 soit d'environ 1,7 V, Q3 ne conduira pas et un niveau faible sera émis sur Out. Il ressort de la structure de sortie de la figure 1 que la tension de sortie de bas niveau à ce moment sera : 0,4 V.

Application de circuits TTL

①Plusieurs canaux et entrées

L'entrée multicanal du TTL peut être simplifiée à partir de la figure 1. Comme elle ne nécessite généralement pas beaucoup de puissance comme entrée logique, la partie puissance peut être supprimée et seule la partie logique est conservée, comme le montre la figure 2.

②Sortie totem TTL

Dans le circuit illustré ci-dessous, la zone ombrée représente la sortie du totem. Les transistors Q3, Q4, la diode D1 et la résistance de limitation de courant R3 forment une structure de sortie totem TTL, qui peut fournir une forte capacité d'alimentation pour les appareils externes.

③ Sortie de drain ouvert du collecteur TTL

Le circuit de sortie à drain ouvert de la logique TTL est illustré dans la figure ci-dessous. Dans cette configuration, les transistors Q3, D1 et la résistance pull-up sont éliminés. Au lieu de cela, une résistance de rappel externe R3 est utilisée pour garantir un bon fonctionnement, comme indiqué.

④Sortie de porte à trois états TTL

La structure du circuit de sortie de porte à trois états est illustrée dans la figure ci-dessous. Sa sortie a trois états de sortie : haute, basse et haute résistance.

Lorsque OE est activé à un niveau bas, Q3 et Q4 sont dans un état fermé. À ce moment, la borne de sortie est dans un état à haute impédance et l'état de sortie est flottant. Lorsque OE est activé à l'état haut, l'état de la sortie est déterminé par l'entrée.