Cíle

8.   Vnitřní zapojení vybraných IO řady TTL

Nyní si uvedeme některé nejpoužívanější integrované obvody (IO), pomocí kterých si později zhotovíme několik jednoduchých i náročnějších zapojení. IO si uvedeme včetně způsobu jejich vnitřního zapojení, spolu s jednoduchou slovní charakteristikou. Pro některá naše zapojení automatizačních obvodů je možné použít integrované obvody řady TTL. Některé jejich výhody jako je velká rychlost, spolehlivost, velká zatižitelnost, dokáží do určité míry znevážit některé jejich nevýhody, vyšší spotřeba oproti integravaným obvodům CMOS, vyšší cena apod. Jednou velkou výhodou obvodů TTL oproti obvodům řady CMOS je v jejich odolnosti oproti elektrostatické energii. Napájecí napětí pro tyto obvody je shodné a jednotné 5V ss. Plus pól je označen Ucc (+), mínus pól je označen GND (⊥). Nejdříve si uvedeme některé jejich parametry.

8.1   Statické parametry

Platnost statických paramatrů je zaručena při dodržení pracovních teplot a odpovídajícího napájecího napětí.

Napájecí napětí pro obvody TTL:

74xxx:          Ucc = 5V ± 5%          tj. 4,75 - 5,25V          0 - 70 °C

54xxx:          Ucc = 5V ± 10%          tj. 4,5 - 5,5V        - 55 - 125 °C

Vstupní napětí: Velikost vstupního napětí (U_{IH) je napětí, které je obvodem ještě považováno za úroveň:}

_{H (log.1) = 2V          L (log.0) = 0,8V}

_{Výstupní napětí: Je minimální napětí (UOH) na výstupu při úrovni H nebo L. Pro všechna provedení obvodů TTL je to napětí:}

_{H (log.1) = 2,4V          L (log.0) = 0,4V}

_{Typická úroveň výstupního napětí ve stavu L je 0,2 V a ve stavu H přibližně 3,4 V.}

Logický zisk:

Při porovnání vstupních a výstupních proudů je patrné, že vstupní proudy jsou desetkrát větší než proudy vstupní, u výkonových IO až 30x, to znamená, že každý standardní výstup TTL může budit až deset standardních vstupů. Říkáme, že obvod má logický zisk N. Logický zisk obvodů TTL je N = 10. (Logický zisk nemá jednotku.)

8.2   Vnitřní zapojení vybraných IO řady TTL - 7400 až 7410

Integrovaný obvod 7400     

Tento IO obsahuje 4 nezávislá dvouvstupová hradla NAND. Každé z nich realizuje funkci negovaného logického součinu dvou proměnných A a B:

Legenda:

•    hradlo 1:   vstupy - 1,2               výstup - 3
•    hradlo 2:   vstupy - 4,5               výstup - 6
•    hradlo 3:   vstupy - 9,10             výstup - 8
•    hradlo 4:   vstupy - 12,13           výstup - 11

Poznámka: Vstupy integrovaného obvodu se značí písmeny od počátku abecedy (A, B, …), výstupy IO naopak písmeny od konce abecedy (Q,Y.)

Integrovaný obvod 7402     

Tento IO obsahuje 4 nezávislá dvouvstupová hradla NOR. Každé z nich realizuje funkci negovaného logického součtu dvou proměnných A a B:

Legenda:

•    hradlo 1:   vstupy - 2,3               výstup - 1
•    hradlo 2:   vstupy - 5,6               výstup - 4
•    hradlo 3:   vstupy - 8,9               výstup - 10
•    hradlo 4:   vstupy - 11,12           výstup - 13

Integrovaný obvod 7404     

Tento IO obsahuje 6 nezávislých invertorů. Každý z nich realizuje funkci negace:

Legenda:

•    hradlo 1:   vstup - 1                    výstup - 2
•    hradlo 2:   vstup - 3                    výstup - 4
•    hradlo 3:   vstup - 5                    výstup - 6
•    hradlo 4:   vstup - 9                    výstup - 8
•    hradlo 5:   vstup - 11                  výstup - 10
•    hradlo 6:   vstup - 13                  výstup - 12

Integrovaný obvod 7408     

Tento IO obsahuje 4 nezávislá dvouvstupová hradla AND. Každé z nich realizuje funkci logického součinu dvou proměnných A a B:

Legenda:

•    hradlo 1:   vstupy - 1,2               výstup - 3
•    hradlo 2:   vstupy - 4,5               výstup - 6
•    hradlo 3:   vstupy - 9,10             výstup - 8
•    hradlo 4:   vstupy - 12,13           výstup - 11

Poznámka: Další provedení integrovaných obvodů, jako je např. IO 7401, 7403, 7405, 7406, 7407 apod., jsou integrované obvody stejné funkce jako integrované obvody výše uvedené ovšem s rozdílem, že se jedná o obvody s tzv. „otevřeným kolektorem.“ Přítomnost logické „1“se zde zajišťuje pomocí vnějšího rezistoru, který zapojíme mezi výstup a kladné napájecí napětí. Tento rezistor může být společný i pro více hradel. Hodnota tohoto rezistoru bývá při napájecím napětí 5V přibližně okolo 1KΩ.

Integrovaný obvod 7410     

Tento IO obsahuje 3 nezávislá třívstupová hradla NAND. Každé z nich realizuje funkci negovaného logického součinu tří proměnných A, B a C:

Legenda:

•    hradlo 1:   vstupy - 1,2,13               výstup - 12
•    hradlo 2:   vstupy - 3,4,5                 výstup - 6
•    hradlo 3:   vstupy - 9,10,11             výstup - 8