TTLレベルとは【代表的なICと回路図】

TTL

TTLとは、Transistor Transistor Logicの略で、バイポーラトランジスタで構成されたロジックICのことです。
代表的なのはTI社の7400シリーズの汎用ロジックICです。
TTLレベルとは、TTLの入出力条件のことを指します。

TTLレベルの規格

製品によって若干異なりますが、代表的な値は以下のようになります。

Hiレベル入力電圧 2.0V以上
Loレベル入力電圧 0.8V以下
Hiレベル出力電圧 2.4V以上
Loレベル出力電圧 0.4V以下

TTL ICの回路構成

TI社の7400シリーズのNANDゲートの回路図です。

TTL回路

入力はマルチエミッタのNPNトランジスタで、入力がLoの時は順方向にオンし、入力がHiの時は逆トラで動作します。

CMOSロジックICよりも高速で、大きい電流を出力できるのが特徴ですが消費電流が大きくなるのがデメリットです。

TTLの動作

TTLの動作をシミュレーションで確認してみます。
簡単のため、マルチエミッタを省略し、下図のような回路で確認します。

TTL動作回路

はじめに過渡解析の結果です。
入力のHi / Lo信号に対し、出力が反転しているのが分かります。

TTL動作波形

次に、入力電圧をスイープしてDC特性を確認します。
横軸が入力電圧、縦軸が出力電圧です。

TTL動作波形

入力が2VBE以下の場合は、Q1がオンしてQ2とQ4がオフするため出力がHiとなります。
Loレベル入力電圧の値はこの2VBEの最小値で決まっています。

入力が2VBE以上になると、Q1が逆トラ動作しQ2、Q4がオンして出力がLoとなります。
Hiレベル入力電圧の値はこの2VBEの最大値で決まっています。

この記事のキーワード

関連記事
入力トレラント、出力トレラントとは

CMOSロジックICのトレラント機能は、電源電圧以上の電圧を入力、または出力に入力することができる機能。 トレラント機能には入力トレラントと出力トレラントがあり、それぞれ入力に電源電圧以上の電圧を入力できること、出力に電源電圧以上の電圧を入力できることを意味します。 本稿では、ト…

トランジスタの飽和領域とは?飽和する原理を解説

本稿では、トランジスタの飽和について解説していきます。 バイポーラトランジスタを飽和状態で使用する際に起こる問題点と対策方法を紹介します。 また、バイポーラトランジスタの飽和とMOSFETの飽和の違いについても説明します。 INDEXバイポーラトランジスタの飽和とはなぜ飽和するの…

コレクタ接地(エミッタフォロワ)回路の特徴と使い方

コレクタ接地回路とは、バイポーラトランジスタのコレクタを入出力共通端子とし、ベースを入力、エミッタを出力として使う回路です。 電流増幅率が高く、電圧増幅作用がない(1倍)という特徴を持ちます。 出力(エミッタ)が入力電圧に追従することから、エミッタフォロワとも呼ばれます。 本稿で…

CMOSレベルとは?TTLレベルとの違い

CMOSレベルとは、一般的なCMOSロジックICの入出力条件です。 TTLレベルと違い、電源電圧:VDDに依存します。 TTLレベルとは【代表的なICと回路図】 CMOSレベルの規格 CMOSレベルの一般的な規格は下記のようになります。 Hiレベル入力電圧 0.7×VDD Loレ…

負性抵抗の原理と回路例

負性抵抗とは、マイナスの抵抗値を持った素子、または回路で、印加する電圧が大きくなると電流が減少するという特性を持っています。 負性抵抗となる素子としては、トンネルダイオードやサイリスタがありますが、本稿ではオペアンプやトランジスタを使った能動的な回路の動作や用途について解説してい…