Transistor-Transistor logic TTL

Transistor-Transistor logic TTL

Transistor-Transistor Logic ou TTL est une famille de circuits logiques utilisée en électronique inventée dans les années 1960. Cette famille est réalisée avec la technologie du transistor bipolaire et tend à disparaître du fait de sa consommation énergétique élevée (comparativement aux circuits CMOS).

Caractéristiques

La technologie TTL est normalisée pour une tension d'alimentation de 5 V. Un signal TTL est défini comme niveau logique bas entre 0 et 0,5 V, et comme niveau logique haut entre 2,4 V et 5 V1 (ces niveaux varient légèrement entre les différentes séries).

Avantages

Cette famille de composants allie une bonne vitesse de commutation à un faible temps de transfert.

L'immunité aux parasites est bonne à condition de découpler l'alimentation au plus près de chaque circuit par un condensateur de filtrage.

Les entrées en l'air, sans état fixé, sont à l'état logique « 1 » par défaut (elles ne débitent un courant important que si on les met à zéro et elles sont en gros équivalentes à des résistances vers Vcc=5 V).

Inconvénients

L'alimentation des circuits TTL doit être précise : +5 V +-5 %, en comparaison aux circuits CMOS qui ont, eux, une plage de tension d'alimentation bien plus vaste (de +3 à +18 V). En cas de non-respect de cet impératif, on risque, au mieux, un fonctionnement erratique du circuit, et au pire, une destruction partielle ou complète du circuit.

La technologie bipolaire est grande consommatrice de courant électrique ; les mémoires en TTL sont certes rapides, mais ne peuvent guère être secourues bien longtemps en cas de coupure d'alimentation.

On ne peut transmettre les signaux émis par les circuits TTL sans circuits de transmission additionnels sur de grandes distances sans pertes : longueur maximum environ 15 m.

La famille TTL

Les circuits de technologie TTL sont généralement préfixés par le chiffre 74 (54 sur les séries militaires et industrielles). Ce chiffre est suivi d'une ou plusieurs lettres représentant la famille (absence de lettre pour la famille standard), puis un code à 2, 3 voire 4 chiffres représentant le modèle du circuit (la fonction réalisée).

Les diverses familles sont les suivantes :

TTL : série standard

TTL-L (low power) : série à faible consommation

TTL-S (shottky) : série rapide (utilisation de diodes schottky)

TTL-AS (advanced shottky) : version améliorée de la série S

TTL-LS (low power shottky) : combinaison des technologies L et S, c'est la famille la plus répandue

TTL-ALS (advanced low power shottky) : version améliorée de la série LS

TTL-F (FAST : Fairchild Advanced Schottky Technology)

TTL-AF (advanced FAST) : version améliorée de la série F

TTL-HC (high speed C-MOS) : circuit TTL fabriqué en technologie C-MOS dans un boîtier TTL (tension compatible TTL, mais pas l'emplacement des pattes)

TTL-HCT (high speed C-MOS transposed) : série HC dotée de niveaux logiques compatibles TTL (100% compatible TTL, car le brochage TTL est conservé)

Évolutions

Afin de combiner les avantages des technologies bipolaire (vitesse) et CMOS (faible consommation, large plage de tension) les ingénieurs se sont attachés à concevoir d'autres types de circuit logique reprenant les fonctions des séries TTL classiques. Dans l'ordre chronologique :

Pseudo TTL 74HCxx (Vcc = 2V ? 6 V, Temps de propagation = 80ns).

Pseudo TTL 74HCTxx (Vcc = 3 V ? 18 V, Temps de propagation = 20ns).

Exemple : circuit 7400

Le circuit 7400 est un quadruple « NON-ET » (NAND).

On alimente le circuit de la manière suivante : Vcc sur la broche 14 (+5 V) et la masse sur la broche 7.

On peut utiliser chacune des quatre portes de la manière suivante :

porte NAND-1, entrées A et B sur les broches 1 et 2, sortie sur la broche 3.

porte NAND-2, entrées A et B sur les broches 4 et 5, sortie sur la broche 6.

porte NAND-3, entrées A et B sur les broches 9 et 10, sortie sur la broche 8.

porte NAND-4, entrées A et B sur les broches 12 et 13, sortie sur la broche 11.

Bien sûr les portes sont indépendantes les unes des autres, si certaines des portes ne sont pas utilisées, on peut relier leurs entrées A et B au +Vcc (ou à la masse) et laisser la sortie « en l'air ».

note : les entrées A et B sont interchangeables l'une avec l'autre.