TTL ve CMOS Nedir, Nerelerde Kullanılır

TTL ve CMOS Nedir. TTL (Transistor-Transistor Logic) anlamına gelir. Entegre devrelerin bir sınıflandırmasıdır.

Mantık kapıları devrelerinde sadece iki tip sinyal işlenir: “1” yüksek(high) ve “0” düşük(low). Yüksek sinyal voltaj seviyesi entegrenin besleme gerilimi kadar olur. yani 5V ile entegreyi besliyorsanız  girişteki veya çıkıştaki yüksek(high) durum 5V olur. düşük(low) durumu ise 0 voltu(ground) temsil eder.

TTL geçitleri 5 voltluk nominal güç kaynağı voltajı +/- 0,25 volt seviyesinde çalışır. İdeal olarak, bir TTL “yüksek” sinyali tam olarak 5,00 volt ve TTL “düşük” sinyali 0,00 volt tam olarak olmalıdır. Bununla birlikte, gerçek TTL geçit devreleri böyle mükemmel voltaj seviyelerini üretemez ve bu ideal değerlerden önemli ölçüde sapan “yüksek” ve “düşük” sinyalleri kabul edecek şekilde tasarlanmıştır. “Kabul edilebilir” giriş sinyali voltajları “düşük” lojik durum için 0 volt’tan 0.8 volt’a ve “yüksek” mantıksal durum için 2 volt ila 5 volt arasında değişir. “Kabul edilebilir” çıkış sinyali voltajları (belirli bir yük koşuluyla kapı üreticisi tarafından garanti edilen voltaj seviyeleri) “düşük” mantık durumu için 0 volt ila 0,5 volt arasında ve “yüksek” lojik durum için 2,7 volt ila 5 volt arasında değişir.

TTL Voltajı
TTL Voltajı

Bir TTL geçidinin girişine 0,8 volt ile 2 volt arasında bir voltaj sinyali gönderilecekse, kapıdan belirli bir cevap alınmayacaktır. Böyle bir sinyal belirsiz olarak kabul edilir ve hiçbir mantık kapısı üreticisi, kapı devresinin böyle bir sinyali nasıl yorumlayacağını garanti etmez.

TTL ve CMOS Sinyal Seviyesi

Gördüğünüz gibi, çıkış sinyali seviyeleri için tolere edilebilir aralıklar, başka bir TTL geçidinin girişine dijital bir sinyal veren herhangi bir TTL geçidinin, alıcı kapının kabul edilebilir voltajlarını iletmesini sağlamak için giriş sinyal seviyelerinden daha dardır. Toleranslı çıkış ve giriş aralıkları arasındaki fark, kapının gürültü marjı olarak adlandırılır. TTL kapıları için, düşük seviyeli gürültü marjı 0.8 volt ile 0.5 volt (0,3 volt) arasındaki farktır; yüksek seviyeli gürültü marjı ise 2,7 volt ile 2 volt (0,7 volt) arasındaki farktır.

TTL Sinyal Seviyesi
TTL Sinyal Seviyesi
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

TTL’den oldukça farklı giriş ve çıkış sinyali özelliklerine sahiptir. 5 voltluk bir güç kaynağı voltajında ​​çalışan bir CMOS kapısı için, kabul edilebilir giriş sinyali voltajları “düşük” mantık durumu için 0 volt’tan 1,5 volt’a ve “yüksek” mantıksal durum için 3.5 volt ila 5 volt arasında değişir. “Kabul edilebilir” çıkış sinyali voltajları (belirli bir yük koşuluyla kapı üreticisi tarafından garanti edilen voltaj seviyeleri) “düşük” mantık durumu için 0 volttan 0.05 volt’a ve “yüksek” lojik durum için 4,95 volt ila 5 volt arasında değişir.

CMOS Voltajı
CMOS Voltajı

Bu rakamlardan açıkça anlaşılmalıdır ki, CMOS kapı devreleri TTL’den daha düşük gürültü sınırlarına sahiptir: CMOS düşük seviye ve yüksek seviye kenarları için 1.45 volt, TTL için maksimum 0,7 volt. Başka bir deyişle, CMOS devreleri, sinyal yorumlama hatalarının ortaya çıkmasından önce giriş hatlarında üst üste binen “gürültü” voltajının iki katına dayanabilir.

CMOS gürültü marjları daha yüksek çalışma voltajlarıyla daha da genişler. 5 voltluk bir güç kaynağı gerilimi ile sınırlı olan TTL’den farklı olarak, CMOS, 15 volt (18 volt kadar yüksek bazı CMOS devreleri) kadar yüksek voltajlarla çalıştırılabilir. Burada, CMOS tümleşik devreleri sırasıyla 10 volt ve 15 voltta çalıştığı kabul edilerek “yüksek” ve “düşük” durumları gösterilir.

CMOS Sinyal Seviyesi
CMOS Sinyal Seviyesi
CMOS Sinyal Seviyesi

Kabul edilebilir “yüksek” ve “düşük” sinyallerin kenar boşlukları, önceki resimlerde gösterilenden daha büyük olabilir.

Herhangi bir kapı girişi için “belirsiz” aralık içinde, kapının gerçek “düşük” giriş sinyal aralığını gerçek “yüksek” giriş sinyal aralığından ayıran bir sınır noktası olacaktır. Yani, en düşük “yüksek” sinyal voltaj seviyesi ile kapı üreticisi tarafından garanti edilen en yüksek “düşük” sinyal voltajı seviyesi arasında, kapının gerçekte “düşük” veya “düşük” sinyalini değiştireceği bir eşik voltajı vardır. “Yüksek” veya tersi. Çoğu kapı devresi için, bu belirtilmemiş voltaj tek bir noktadır:

Logic Gate Voltage
Logic Gate Voltage

DC giriş sinyaline bindirilmiş AC “gürültü” voltajının varlığında, kapının mantık seviyesinin yorumlanmasını değiştirdiği tek bir eşik noktası, düzensiz bir çıkışa neden olacaktır:

AC-DC logic gate sinyali
AC-DC logic gate sinyali
TTL ve CMOS Op-amp

Bu senaryo size tanıdık geliyorsa, bunun nedeni (analog) voltaj karşılaştırıcısı op-amp devreleriyle benzer bir problemi hatırlamanızdır. Bir girişin çıkışın “yüksek” ve “düşük” durumları arasında değişmesine neden olduğu tek bir eşik noktası ile, önemli miktarda gürültü olması çıkışta düzensiz değişikliklere neden olur:

AC-DC logic gate sinyali
AC-DC logic gate sinyali

Bu problemin çözümü, amplifikatör devresine sokulan bir miktar olumlu geri bildirimdir. Bir op-amp ile, bu, bir rezistans aracılığıyla geri dönüşü olmayan (+) girişe geri döndürerek yapılır. Bir kapı devresinde, bu, iç kapı devresinin yeniden tasarlanmasını, dış bağlantılardan ziyade kapı paketinin içinde geri besleme yapılmasını gerektirir. Bu şekilde tasarlanmış bir kapıya Schmitt tetikleyicisi denir. Schmitt tetikleyicileri, değişen giriş voltajlarını iki eşik voltajına göre değerlendirir: pozitif gidiş eşiği (VT+) ve negatif gidiş eşiği (VT-).

Schmitt Trigger Sinyali
Schmitt Trigger Sinyali

Schmitt tetikleme kapıları şematik diyagramlarda, kendilerine çizilen küçük “histerezis” sembolü ile ayırt edilir ve ferromanyetik malzeme için B-H eğrisini anımsatır. Geçit devresi içindeki olumlu geri bildirimlerle ortaya çıkan histerez, kapının performansına ek bir gürültü bağışıklığı katmaktadır. Schmitt tetikleme kapıları, giriş sinyal hattında / hatlarında gürültünün beklendiği ve / veya düzensiz çıkışın sistem performansına zarar verebileceği uygulamalarda sıklıkla kullanılır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.