Vad betyder TTL kompatibel?

Det finns mer än ett dussin olika "familjer" av TTL kretsar (74, 74LS, 74ALS, 74F m.fl.) och då det dessutom inom varje familj finns skillnader mellan kategorier som exempelvis. gates, buffers, Schmitt-trigger typer mm, som var och en har sina särskilda specifikationer, är begreppet "TTL signal" långt ifrån entydigt. 

Tabell 1:

TTL ingångar

De olika familjer och kategorier skall vara inbördes kompatibla, så man kan som grund­regel räkna med, att tröskelvärden för ingångsspänningar är gemensamma för de olika familjerna. Det vill säga, att, om endast spänningen på en TTL-ingång är större än 2 V, så kommer den av kretsen med all säkerhet uppfattas som "hög", och förr att med säkerhet uppfattas som "låg", skall spänningen vara under 0,8 V. Der är alltså ett "förbjudet" område mellan 0,8 och 2,0 V, där TTL-kretsens tillstånd är obestämd. De olika familjerna belastar dock signalkällan på olika sätt. Ingångarna på den mest utbredda familjen (74LS) har oftast en ingångs­ström på ca 20 mA, i hög tillstånd och på -0,4mA i låg. (Det negativa värdet anger, att strömmen flyter ut från krets­en).

Figur 1 visar ett exempel på hur en kontakt kan anslutas till en TTL-in­gång. Här är nivån  hög, när kon­tak­ten är öppen och lågt, när den är slut­en. Det avgörande är här, att kon­tak­ten, när den är sluten, är i stånd till att leda strömmen I_IL på max –0,4 mA(Se tabell 2) till 0 V. När kontakten är öppen, skall TTL-ingångarna vara i hög tillstånd. Härtill krävs endast I_IH på 20 mA, som levereras av ”pull-up” mot­stånden, R_P, som uppnås med ett motstånd på ca 100 kW, men för att säkra god störningsim­mu­ni­tet används gärna 10 kW för R_P.

Tabell 2:

Figur 2 visar hur det är möjligt att läsa signaler från vissa typer av PLC utgångar eller signaler från reläautomatik, där det inte finns tillgång till en potential fri kontakt. Här skall TTL-ingången vara hög, när det finns spänning på spänningsutgången(K sluten) och låg, när spänningen inte finns (K avbruten). För att säkra, att spänningen på TTL-ingången är under 0,8 V, när K är avbruten skall R_S alltså högst kunna dra -0,4 mA ut av TTL-ingången. Därför skall RS vara högst 0,8 / 0,4 kW = 2 kW, men för att säkra en god störningsmarginal väljs i stället här: R_S = 1 kW. TTL-ingången skall vara mellan 2,0 V och 5 V, när K är sluten. Om man väljer att den skal vara ca 4 V och väljer att bortse från de 20 mA, som TTL-ingången drar i hög tillstånd, så kan vi räkna med, att det går samma ström genom R_F och R_S. Hur stor R_F skall vara är beroende av spännings­utgångens storlek. Om V_E exempelvis är 12 V, så är spänningen över R_F alltså 8 V, så bör R_F alltså vara ca 2 kW.

Generellt kan R_F hittas med formeln:

Den ger t.ex. om V_E = 24 V och om man igen väljer R_S=1 KW och V_I = 4 V resultatet:

Om V_E exempelvis är 5 V, så kan R_F utelämnas (R_F = 0 W) – men observera, att R_S skall användas. En ofta sett fel består faktisk i att använda V_E = 5 V, R_F = 0 W och utelämnar R_S. Resultatet blir då, att TTL-ingången läser en hög nivå, även om K är avbruten. Det är viktigt att komma i håg, att en ej ansluten TTL-ingång blir läst som tillstånd ”hög”.

TTL utgångar

För utgången på en vanlig krets i 74LS-familien visar specifikationerna i tabell 1 och 2, att när utgången är i "låg" tillstånd, så kommer utgångs­spänningen vara högst 0,4 V, när utgångs­strömmen är 4 mA (strömriktning in mot kretsen) och i "hög" tillstånd kommer utgångs­spänningen vara minst 2,7 V, när ut­gångs­ström­men är -0,4 mA (riktning ut från kretsen). Kretsen kan med andra ord leverera en betydligt större effekt till ett utvändigt kretslopp i det låga tillståndet än den kan i den höga. Därför bör en belastning tillkopplas mellan utgången och +5V som det visas i fig. 3. Tabell 2 visar, att V_OL oftast är 0,25 V eller 0,35 V vid en belastning på förhållandevis 4 eller 8 mA. D.v.s. om kretsen drar 4 mA genom R_L, är spänningen över R_L oftast 4,75 V och 4,65 V vid 8 mA. Det betyder, att R_L i två tillfällen är förhållandevis 1,19 kW och 581 W. Om standard 74-serien används i stället för 74LS-serien, kan man räkna med att driva upp till 16 mA från TTL-utgången.  

Fortsätter  è