Circuits intégrés logiques TTL
26/09/2000
 Patrick ABATI 
Liste des cours

CI

Ce sont des circuits intégrés très répandus. Leur technologie utilise des transistors bipolaires


 Fonctionnement 

Exemple: 7404 (sextuple inverseur)

7404

Le transistor T1 ne peut conduire dans le sens collecteur - émetteur

Son circuit équivalent est   transistor

La diode D1 limite les excursions de tension négatives dues à des oscillations transitoires excessives. Elle n'intervient qu'en protection

 

La jonction base - émetteur de T1 conduit, T2 est bloqué, T4 est bloqué, T3 et D2 sont passants : S = 1

entrée

La jonction base - collecteur de T1 conduit, T2 est passant, T4 est passant
La conduction de T2 empêche les conductions de T3 et D2 : S = 0

entrée

 Fonction de transfert 
Vs = f ( Ve) dans le cas d'un inverseur

transfert


 Caractéristiques comparées des différentes séries T.T.L. 

-
N
L
H
S
AS
LS
ALS
Tension d'alimentation
5 v
5 v
5 v
5 v
5 v
5 v
5 v
Voh(min)
2,4 v
2,4 v
2,4 v
2,7 v
2,7 v
2,7 v
2,7 v
Vih(min)
2 v
2 v
2 v
2 v
2 v
2 v
2 v
Vol(max)
0,4 v
0,3 v
0,4 v
0,5 v
0,5 v
0,5 v
0,5 v
Vil(max)
0,8 v
0,8 v
0,8 v
0,8 v
0,8 v
0,8 v
0,8 v
Retard de propagation
10 ns
33 ns
6 ns
3 ns
1,5 ns
9,5 ns
4 ns
Consommation
10 mW
1 mW
22 mW
19 mW
20 mW
2 mW
1 mW
Entrance à l'état haut
40 µA
10 µA
50 µA
50 µA
200 µA
20 µA
20 µA
Entrance à l'état bas
1,6 mA
180 µA
2 mA
2 mA
2 mA
400 µA
200 µA
Sortance à l'état haut
400 µA
200 µA
500 µA
1 mA
2 mA
400 µA
400 µA
Sortance à l'état bas
16 mA
3,6 mA
20 mA
20 mA
20 mA
8 mA
8 mA

 

 Première génération 
- série N : normale ou standard, la première introduite sur le marché
- série L : low power, faible consommation, applications lentes
- série H : high speed, vitesse de commutation élevée

 Deuxième génération 
les transistors ne fonctionnent plus en saturation grâce aux diodes Schottky (faible seuil 0,25v) placées entre base et collecteur, ce qui réduit les temps de commutation
- série S: applications rapides
- série LS : destinée à remplacer la série normale

 Troisième génération 
améliorations par réduction des capacités de jonction
- AS : advanced Schottky ou F ( Fairchild advanced Schottky technology)
- ALS : advanced low power Schottky


 Cas des entrées non utilisées 
    Une entrée non connectée (en l'air) est à l'état haut. Il est toutefois conseillé de ne pas laisser une entrée en l'air, car elle devient sensible aux bruits. Dans la mesure du possible, elle doit être reliée à Vcc. On peut aussi la relier à une entrée utilisée ou à la masse, mais ceci augmente la consommation du circuit


 Commande d'une entrée par un contact 
    Certaines situations exigent qu'une entrée puisse changer d'état en fonction de l'état d'un contact ( poussoir, interrupteur, contact de relais, capteur T.O.R....)

entrée

Pour un circuit du type LS:
R max = Vil(max)/Iil = 0,8 / 0,4 = 2 Komega        valeur courante: 1 Komega


 Découplage des alimentations 
    Lorsque la sortie d'un circuit TTL change d'état, les deux transistors T3 et T4 conduisent simultanément pendant un bref instant, créant une pointe de courant sur l'alimentation et pouvant occasionner, en raison des inductances parasites, des variations de tension importantes (Ldi/dt). On utilise pour atténuer ce phénomène, des condensateurs (10 nF à 1 µF), branchés sur chaque circuit intégré, entre Vcc et la masse


 Sorties à collecteur ouvert 
    La plupart des circuits TTL ont leur sortie en totem. Quelques références sont à " collecteur ouvert " et offrent les avantages suivants:
- tension de sortie 30 v, courant de sortie 40 mA (commande directe d'un relais)
- possibilité de réaliser le " ET câblé "

sortie

 

 Comparaison des circuits CMOS et TTL 
    A l'origine, les circuits CMOS étaient moins rapides que les circuits TTL mais ils avaient une consommation beaucoup moins importante. A l'heure actuelle, ces différences tendent à s'estomper puisqu'on fabrique des TTL à faible consommation et des CMOS rapides

Voir aussi : circuits intégrés logiques CMOS