Hvad betyder TTL-kompatibel?

Der findes mere end et dusin forskellige "familier" af TTL-kredse (74, 74LS, 74ALS, 74F m.fl.), og da der desuden inden for hver familie skelnes mellem kategorier som f. eks. gates, buffere, Schmitt-trigger typer m.m., der hver har sine særlige specifikationer, så er begrebet "TTL-signal" langt fra entydigt. 

Tabel 1:

TTL-indgange

Da de forskellige familier og kategorier imidlertid skal være indbyrdes kompatible, kan man som grund­regel regne med, at tærskelværdier for indgangs­spændinger er fælles for de forskellige familier. Det vil sige, at kun hvis spændingen på en TTL-indgang er større end 2 V, så vil den af kredsen med sik­kerhed blive registreret som "høj", og for med sik­kerhed blive registreret som "lav", skal spændingen være under 0,8 V. Der er altså et "forbudt" område mellem 0,8 og 2,0 V, hvor TTL-kredsens tilstand er ubestemt. De forskellige familier belaster imid­lertid signalkilden forskel­ligt. Indgangen på den mest udbredte familie (74LS) vil have en indgangs­strøm på ca. 20 mA, i høj tilstand og på -0,4mA i lav. (Den negative værdi angiver, at strømmen flyder ud af kreds­en).

Fig. 1 viser et eksempel på hvordan en kontakt kan tilsluttes en TTL-ind­gang. Her er niveauet højt, når kon­tak­ten er åben og lavt, når den er slut­tet. Det afgørende er her, at kon­tak­ten, når den er sluttet, er i stand til lede strømmen I_IL på max –0,4 mA (Se tabel 2) til 0 V. Når kontakten er åben, skal TTL-indgangen være i høj tilstand. Hertil kræves kun I_IH på 20 mA, der leveres af ”pull-up”-mod­standen: R_P, som opnås med en modstand på ca 100 kW, men for at sikre god støj-im­mu­ni­tet bruges gerne 10 kW for R_P.

Tabel 2:

Fig. 2 viser hvordan det er muligt at læse signaler fra visse typer PLC-udgange eller signaler fra relæautomatik, hvor der ikke er adgang til en potentialfri kontakt. Her skal TTL-ind­gangen være høj, når der er spænding til stede på spændingsudgangen (K sluttet) og lav, når spændingen ikke er til stede (K afbrudt). For at sikre, at spændingen på TTL-indgangen er under 0,8 V, når K er afbrudt, skal R_S altså højst kunne trække -0,4 mA ud af TTL-indgangen. Derfor skal  R_S være højst 0,8 / 0,4 kW = 2 kW, men for at sikre en god støjmargin vælges i stedet her: R_S = 1 kW. TTL-indgangen skal være mellem 2,0 V og 5 V, når K er sluttet. Hvis man vælger, at den skal være ca 4 V og vælger at se bort fra de 20 mA, som TTL-ingangen trækker i høj tilstand, så kan vi regne med, at der løber samme strøm gennem R_F og R_S. Hvor stor R_F skal være afhænger af spændings­udgangens størrelse. Hvis V_E f. ex. er 12 V, så er spændingen over R_F altså 8 V, så R_F bør altså være ca. 2 kW.

Generelt kan R_F på fig. 2 findes af formlen:

Den giver f. eks. hvis V_E = 24 V og hvis man igen vælger R_S=1 kW og V_I = 4 V resultatet:

Hvis V_E f. eks. er 5 V, så kan R_F udelades (R_F = 0 W) – men bemærk, at R_S skal bruges. En ofte set fejltagelse består faktisk i at bruge V_E = 5 V, R_F = 0 W og udelade R_S. Resultatet er, at TTL-indgangen læser et højt niveau, selv om K er afbrudt. Det er vigtigt at huske på, at en ikke forbundet TTL-indgang vil blive læst som tilstand ”høj”.

TTL-udgange

For udgangen på en almindelig kreds i 74LS-familien viser specifikationerne i tabel 1 og 2, at når udgangen er i "lav" tilstand, så vil udgangs­spændingen være højst 0,4 V, når udgangs­strømmen er 4 mA (strømretning ind mod kredsen) og i "høj" tilstand vil udgangs­spændingen være mindst 2,7 V, når ud­gangs­strøm­men er -0,4 mA (retning ud af kredsen). Kredsen kan med andre ord levere en langt større effekt til et udvendigt kredsløb i den lave tilstand end den kan i den høje. Derfor bør en belastning tilkobles mellem udgangen og +5V som det er vist på fig. 3. Tabel 2 viser, at V_OL typisk er 0,25 V eller 0,35 V ved en belastning på hen­holdsvis 4 eller 8 mA. Dvs. hvis kredsen trækker 4 mA gennem R_L, er spændingen over R_L typisk 4,75 V og 4,65 V ved 8 mA. Det svarer jo til, at R_L i de to tilfælde er henholdsvis 1,19 kW og 581 W. Hvis standard 74-serien bruges i ste­det for 74LS-serien, kan man regne med at drive op til 16 mA fra TTL-udgangen.

Fortsættes è