Terim olarak TTL transistor-transistor logic ifadesinin kısaltılması olarak kullanılmaktadır Entegre devrelerinin tasarımında bipolar transistorler kullanılmıştır. TTL mantık ailesi hız ve güç parametreleri açısından yedi alt gruba ayrılırlar:
I. Standart TTL
II. Yüksek – Güçlü TTL
III. Düşük-Güçlü TTL
IV. Schottky TTL
V. Düşük-Güçlü Schottky TTL
VI. Gelişmiş Düşük-Güçlü Schottky TTL
VII. Gelişmiş Schottky TTL
Entegre Devre Çeşitleri
TTL ve CMOS entegreleri Endüstriyel uygulamalarda en yaygın kullanılan iki
entegredir. Bunların dışında çok yüksek çalışma hızının istendiği yerlerde
ECL entegresi kullanılmalıdır.
TTL Lojik entegreleri (74XX)
En çok kullanılan lojik entegredir. TTL türü IC ‘ler 74XX serisi ile belirtilirler.
(7400,7446,…v.b.)74 ‘den sonraki rakamlar IC içerisindeki lojik kapının türünü
belirler. Bu entegre içersindeki kapılar Transistör- Transistör mantığına göre
dizayn edilmişlerdir. Birçok kapıyı bünyesinde bulundururlar. Orta ve yüksek
hızlı olarak imal edilen birçok TTL modeli vardır. Besleme voltajı 5 V olup
voltaj çıkış değeri 3 V ve üstü ise lojik 1 çıkışı, 3 V ‘un altında ise lojik
O çıkışı verir. TTL girişlerinde çok emiterli transistör kullanılır. Bu nedenle
TTL entegreleri hızlı çalışan entegreler gurubuna girer. TTL NAND esasına
dayalı bir mantık fonksiyonudur.
TTL (Transistor-Transistor Logic) Entegreler:
Yapılarında bipolar transistörler kullanılır. Besleme gerilimleri 5V’tur. CMOS entegrelere göre güç kayıpları çok fazladır.
•Standard TTL (74XXX ailesi): en eski, yavaş ve güç kayıpları çok fazla
•Low Power TTL (74LXXX ailesi): daha az güç kayıpları
•Schottky TTL (74SXXX ailesi): hızlı fakat güç kayıpları fazla
•Low Power Schottky TTL (74LSXXX ailesi): hızlı ve düşük güç kayıplarına sahip
•Advanced LS TTL (74ALSXXX): hız-güç kayıpları oranı çok iyi
•FAST TTL (74FXXX): hız ve güç kayıpları açısından en iyi TTL entegresi
TTL lojik Entegreleri74 Serisi lojik entegreler
Transistör Transistör Lojik - Genel Bilgiler
TTL türü IC ‘ler En çok kullanılan entegre devre tipidir. 74XX serisi ile belirtilirler.
Bu serideki entegre içersindeki kapılarda bipolar transistörler kullanılmıştır.
Transistör- Transistör mantığına göre dizayn edilmişlerdir. Birçok lojik kapıyı barındırırlar.
Orta ve yüksek hızda birçok TTL tipi entegre mevcuttur. Besleme Voltajları 5 V tur .
3 V’un altı Lojik 0 , 3 volt ve üstünde Lojik 1 çıkışı üretirler.
TTL girişlerinde Çok emiterli transistör kullanıldığı için Hızlı çalışan Entegrelerdir.
Bu seride 74xx00 numarası tipinde bir kaç tip entegre devre ailesi vardır. AA74YYXXX
AA harfleri entegreyi üreten firmayı gösteren harf veya harflerdir. Texas Insturuments ön
ek olarak ‘SN’, National Semiconductor ‘DM’, Signetics ‘S’ kısaltmalarını
kullanmaktadırlar. YY harfleri entegrenin hangi TTL alt grubuna ait olduğunu gösterir. XXX entegrenin fonksiyonunu gösteren iki veya üç basamaklı bir sayıdır.Burdaki XX 2 harfi
ek olarak ‘SN’, National Semiconductor ‘DM’, Signetics ‘S’ kısaltmalarını
kullanmaktadırlar. YY harfleri entegrenin hangi TTL alt grubuna ait olduğunu gösterir. XXX entegrenin fonksiyonunu gösteren iki veya üç basamaklı bir sayıdır.Burdaki XX 2 harfi
göstermektedir ve geride kalan 00 da numaraları temsil eder. mesela 74LS00 yada
74HC00 gibi.Diğer tip bir ailede de ortadaki harfler bulunmaz, mesela 7400 gibi.
74 Serisi Entegreler TTL türü entegrelerdir. 74 den sora gelen rakamlar
entegre devre içerisindeki lojik kapının türünü belirler.
74XXX ailesi (Standard TTL) : yavaş ve güç kayıpları çok fazla olan en eski üretim serisidir
74LXXX ailesi (Low Power TTL): bu üretilen serinin güç kayıpları daha azdır.
74SXXX ailesi (Schottky TTL ): bu üretilen seri entegreleri hızlıdır fakat güç kayıpları da fazladır.
74LSXXX ailesi (Low Power Schottky TTL ): Bu Üretilen seri hızlı ve düşük güç kayıplarına sahiptir
74ALSXXX (Advanced LS TTL ): Bu Üretilmiş olan seri hız-güç kayıpları oranı çok iyidir.
74FXXX ailesi (FAST TTL): Güç kayıpları ve Hız açısından en iyi TTL entegresidir.
74LS tipi entegreler (Low-power Schottky) ailesi TTL entegreleri hızlı olup daha fazla güce ihtiyaç
duyarlar.74HC tipi entegreler yüksek hızlı CMOS devrelerdir, TTL hızı ile çok az güç tüketen
4000 serisinin birleşetirilmesi ile oluşturulmuştur.
74LS ailesiyle ayn pin çıkışları olacak şekilde düzenlenmiştir. 74 HC girişlerinin 74LS çıkışları ile sürülmesi güvenli değildir.
Çünkü lojik 0 için kullanılmaz
Voltaj aralığı uygun değildir. bunun yerine 74HCT kullanılmalıdır.74HCT ailesi 74HC ve 74LS TTL
ailesinin özel olarak birleştirilmiş bir versiyonudur, dolayısıyla
74HCT serisi bir entegre uygun bir şekilde 74 LS ile aynı sistemde güvenle kullanılabilir. aslında
74HCT ailesi birçok devrede 74LS yerine kullanılabilir.
Bu entegreler statik elektrik açısından hassastırlar. bir pine dokunmak statik olarak şarj
olmasına sebep olabilir ve entegre bozulabilir. Entegre devreler kullanma zamanına kadar koruma kılıflarında tutulmalıdır
74HC ve 74HCT ailesi Genel karakteristikleri
74HC besleme: 2 ila 6V, düşük salınımlar tolere edilmiştir.
74HCT besleme : 5V ± 0.5V, regüleli kaynak kullanılmalıdır..
Girişleri yüksek empedansa sahiptir. Bu iyi bir özelliktir çünkü, bağlandığı devrenin bölümüne
etki etmez. Fakat bağlanmayan pinler kolayca elektriksel gürültüleri toplayabilir.
Bu durum entegrenin kararsız davranmasına sebep olabilir ve kaynak akımını
önemli derecede artırabilir. Bunu engellemek için kullanılmayan girişler +Vs yada 0 V a bağlanmalıdır.
Kapı yayılım zamanı: Yaklaşık 10ns dir
Frekans: 25MHz e kadar.
Güç Tüketimi :çok düşüktür, µW seviyesindedir, bu güç değeri örneğin yaklaşık 1MHz frekans değerindedir.
74LS Ailesi TTL Karakteristik özellikleri:
Besleme: 5V ±0.25V, besleme salınımsız olmalı ve en iyisi regüleli kaynak kullanılmalı..
Normal bir besleme için bir tane 0.1µF kondansatör kullanılmalıdır. bu sayede pik ler engellenmiş olur.
Çıkışlar: 16 mA e kadar. daha yüksek akım gerektiğinde transistör bağlanmalıdır.
Fan-out (çıkış Kapasitesi):: 1 tane çıkış 10 adet 74LS girişini sürebilir, eğer sürülecek giriş
74HCT serisinden ise bu sayı daha fazladır..
Kapı yayılım zamanı Yaklaşık 10 ns
Frekans: yaklaşık 35MHz e kadar.
Güç tüketimi :µW seviyesindedir.
CMOS Lojik entegreleri (40XX)
CMOS entegreler 40 serisi ile belirtilirler. 4 ‘den sonraki rakamlar IC ‘nin
fonksiyonunu yani ne tür lojik kapı kullanılacağım gösterir. Entegre üzerindeki
B harfi geliştirilmiş koruma düzeni olduğunu gösterir. B kodlu CMOS lar
endüstriyel uygulamalar için çok uygundur. Fet-Mosfet mantığına göre dizayn
edilmişlerdir.
TTL entegresinin daha gelişmiş şeklidir. Ancak çalışma hızları (yayılım
hızları) oldukça yavaştır. TTL ve ECL ye göre CMOS ideal bir mantık entegresidir. Oldukça
geniş bir besleme aralığında çalışır ( 3 - 18V). Çalışırken çok güç kullanır. CMOS ‘ ların
giriş empedansları oldukça yüksektir .Küçük Ancak bu durumun sakıncalı tarafı da vardır.
Yüksek giriş empedansı nedeniyle kullanılmayan uçlar üzerinde gerilim yüklenmesi olur.
Entegre içerisinde kullanılmayan kapıların bağlantı uçları besleme hattına bağlanmalıdır.
Aksi taktirde istenmeyen çıkışlar meydana gelir.
ECL Lojik Entegre (10000) :
ECL tipi lojik entegreler günümüzde kullanılan en hızlı entegrelerdir. Çalışma hızı 500 MHZ’e kadar çıkabilir.
Çok hızlı olmalarına rağmen gerilim seviyeleri dengesizdir. Devre plaketi üzerine yerleştirme planı çok iyi yapılmalıdır.
Gürültü başlıkları TLL ve CMOS a göre iyi değildir.
Bu sakıncalarından dolayı çok yüksek hızı gerektiren durumlar dışında endüstride çok yaygın olarak kullanılmazlar.
ECL 10000 serisi ile adlandırılır. -5V luk kaynakla beslenir, ECL nin başka bir
avantajıda birbirinin tersi olan iki çıkışının olmasıdır.
TTL ve CMOS Entegrelerinin karşılaştırılması:
ÖZELLİKLERİ
TTL CMOS
Besleme voltajı 5V DC 3 V -18 V DC
Gerekli akım Miliamper Mikroamper
Giriş empedansı Düşük Çok yüksek
Anahtarlama hızı Hızlı Yavaş
Çıkış kapasitesi 10 50
Güç harcaması 20mW 2mW
Tetikleme palsi 50MHz 25MHz
Besleme toleransı %20 %50
Çıkış kapasitesi: Bu değer TTL için 10 ‘dur. Yani bir adet TTL çıkışından
10 adet başka bir TTL devresi girişi beslenebilir. Çıkış empedansı yüksekolan
CMOS da bu adet 50 dir.
Kullanılmayan uçlar : TTL ve CMOS entegrelerinin kullanılmayan
uçları kesinlikle boşta bırakılmamalıdır. Uygulamada kullanılmayan uçlar
kaynağın (+) veya (-) ucuna bağlanır. Aksi durumda entegrelerin çıkışlarında istenmeyen durumlar
ortaya çıkar. Aşağıda Şekil ‘de aynı özelliklere sahip TTL veCMOS entegreleri iç bağlantıları ile birlikte görülmektedir.
LOJİK ENTEGRELER
Entegre hir çok sistemin bir araya gelerek bir bütün oluştumasından meydana gelmiştir.
Entegreler; elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç, kondansatör
ve diyot gibi devre elemanlan içeren ve yonga adı verilen yarı iletken bir kristaldir.
Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerine bağlanarak
bir devre oluştururlar. Oluşan bu devrenin uygun yerlerinden dışarıya bacaklar (pinler)
çıkanlır. Daha sonra yonga :-):-):-):-)l veya plastik bir kılıfla kaplanarak dış etkenlerden
korunur. Böylece bir entegre devre elde edilmiş olur. Elde edilen bu entegrenin,
boyutları ve aynı ölçüde de maliyeti oldukçaazalmıştır. Günümüz teknolojisinin gelişmesinde
entegre devrelerin çok önemli bir yeri vardır. Entegrelerin maliyetlerinin
ve boyutlarının her geçen gün küçülmesi, çalışmalıızlarının çok yüksek olması endüstrideki
kullanım alanını da o kadar büyütmektedir. Entegreler, kısaca Integrated Circuit kelimelerinin
baş harfleri olan lC harfleriyle simgelenirler. IC ler genellikle standart paketlere sahip olup,
dışarıya çıkanlan bacak sayılan 8 ile 200 arasında değişmektedir. Tüm entegre (IC) paketlerinin üzerinde
nümerik kodlar vardır. Bu kodlar sayesinde entegrenin tipini
ve içerisinde bulundurduğu devrenin özelliklerini öğrenebiliriz. Entegre devreler genel olarak iki kategoride toplanır.
Bunlar; Lojik (mantık) entegreler ve doğrusal (lineer) entegrelerdir:
Lineer entegreler ( örneğin opamplar ) genellikle gerilim yükseltme, doğrultma… vb gibi işlemlerde kullanılır.
Lojik entegreler (sayısal entegreler) ise kapı devrelerinden oluşmuşlardır.
Günümüzde sayısal (1-0) devrelerde lojik entegreler kullanılmaktadır.
Entegrelerin düşük maliyet ve çok az yer kaplamaları nedeniyle elektronik endüstrisinde çok geniş
kullanma alanları olduğunu söylemiştik. Bu devrelerden bazıları şunlardır;
Güç yükselteçleri, sayıcılar, aritmetik üniteler, gerilim düzenleyiciler, radyo ve TV devreleri,
işlemsel yükselteçler…vb. gibi birçok elektronik devrede
kullanılır.Entegreler yapılarına göre de sınıflandırılır. Dış kılıflarına göre :-):-):-):-)l,plastik ve
seramik olmak üzere üç guruba ayrılır. Ancak seramik gövdeli entegreler
kırılgan ve pahalı olmaları nedeniyle günümüzde kullanılmazlar. Entegreler bozuldukları zaman
genellikle tamirleri yoluna gidilmez. Bozulan
entegre atılarak yerine yenisi monte edilir. Bu tip işlemlerin daha pratik yapılabilmesi için
standart soketler üretilmiştir. Bazı devrelerde entegreler,
soketlerin üzerlerine monte edilir. Böylece entegrenin sökülmesi veya montaj ı çok daha pratik olur
Entegreler içerisinde kapasite oluşturmak ekonomik değildir. Çünkü bu devre elemanı entegre içerisinde
fazla yer kaplar ve entegre boyutunun büyümesine sebeb olur.
Lojik entegreler bünyelerinde bulundurdukları kapı sayısına göre de sınıflandırılırlar. Bunlar ;
SSI (Küçük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 1 ile 20 arasında lojik kapı bulundurur.
Örneğin, 7400 modeli entegre içerisinde 4 adet nand kapısı bulunduru"
MSI ( Orta Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 20 ile 100 arasındalojik kapı bulundurur. Örneğin, flip-floplar, sayıcılar.
LSI (Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 100 ile 10000 arasında lojik kapı bulundurur.
Örneğin 4 ve 8 bidik mikroişlemciler.
VLSI ( Çok Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 10000 den fazla lojik kapı bulundururlar.
Örneğin, 16-32 bitlik mikroişlemciler, hafıza devreleri, bilgisayar devreleri. Günümüzde bünyesinde
200 bin den fazla lojik kapı bulunduran entegre yongaları yapılabilmektedir.
Her lojik kapının içerisinde en az 2 adet transistör bulunur. Bu durumda bir
lojik entegre içerisinde yüzbinlercetransistör oluşturulabileceğini söyleyebiliriz.
ÖrneğinPentiummikroişlemcisi bünyesinde 5,5 milyon adet transistör bulundurur.
Aşağıda çeşitli tiplerdeki entegrelerin resimleri görülmektedir.
Her bir entegredeki temel devre NAND veya NOR kapısıdır.
Lojik entegre adını kapı devrelerinin yapımında kullanılan elektronikmalzemeden alır.
Günümüzde kullanılan bazı entegre tipleri şunlardır ;
1. RTL - (Resistör - Transistör Lojik) Direnç- Transistör mantığı
2. DTL -Diod Transistör mantığı
3. RTL -( High - Threshold Lojik) Yüksek seviye mantığı
4. TIL -Transistör -Transistör mantığı
5. ECL - Emiter - Kuplaj mantığı
6. DCTL - Direkt - Kuplaj Transistör mantığı
7. MOS - :-):-):-):-)l- Oksit yarı iletken mantığı
8. CMOS - Tümler - :-):-):-):-)l yarı İletken
Yukarıda saydığımz entegrelerin (lojik ailesi) karakteristik özellikleri (parametreleri)birbirinden çok farklıdır.
Kuracağımız sistemin özelliklerine göre entegreyi
seçeriz. Bunun için de entegrelerin parametrelerini bilmemiz gerekir. Şimdi bu parametreleri inceleyelim ;
1-Besleme voltajı (power supply voltage): Entegrenin besleme gerilimini belirler.
Bazı entegrelerde besleme voltajının toleransı da belirtilebilir.
2- Yayılım gecikmesi (propagation delay): Bir lojik devrenin girişine verilen bilgiye göre çıkışın değişim hızını
nano saniye cinsinden gösterir. Bir mantık apısı kendi girişinde meydana gelen değişikliğe anında cevap vermez
yani bir zaman gecikmesi olur. Bu gecikmeye yayılma gecikmesi denir. TTL için 5nsn dir.
PLC,bilgisayar v.b. yerlerde yayılım hızı maksimum olan devreler tercih edilir.
3-Güç harcaması (Power dissipation): Devrenin harcadığı güç miktannı gösterir. Harcanan güç mili watt cinsinden olur.
Devrenin ça1ışma hızıyla doğru orantılı olarak değişir. (Pilli devrelerde minumum güç harcayan IC ‘ler tercih edilir.)
4-Çıkış kapasitesi (Fon out): Devrenin çıkışına bağlanacak maksimum yük miktannı belirler.
Çıkış kapasitesinin değeri lojik kapının çıkışına bağlanacak kapı adedini belirler.
S-Gürültü miktan (Noise immunity): Gürültümiktarı devrenin çıkışındaki bilgilerin
hata oranını belirler. Yani çıkışta 1 değerli sinyal O değerli sinyal gibi
veya bunun tersi gibi görünmesi durumu. Gürültü miktarı (milivolt cinsinden)
ne kadar az olursa çıkış bilgileride o kadar hatasız olur. Kapının gürültüyü
bastırabilme kabiliyetine, o kapının gürültü başlığı denir.
6-Pals frekansı (Clock frequency): Digital devrenin girişine uygulanacak tetikleme
palsinin MHz cinsinden :frekansını belirler.
İncelediğimiz parametrelere göre ideal bir entegrenin özelliklerini şu şekilde
sayabiliriz :
1. Hızlı çalışmalı
2. Güç harcaması minimum olmalı
3. Ekonomik olmalı.
4. Isı değişmelerinden etkilenmemeli
5. İyi gürültü başlığı olmalı
6. Hata miktarı "O" olmalı.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder