Apa itu TTL?
TTL, atau Transistor-Transistor Logic, adalah jenis desain sirkuit digital yang menggunakan teknologi transistor bipolar untuk membuat gerbang logika. TTL umumnya digunakan dalam bidang elektronika, terutama dalam desain sirkuit digital, karena cepat dan andal. Selain itu, logika TTL relatif mudah dipahami dan dirancang, sehingga menjadikannya pilihan populer bagi para penggemar dan profesional.
Misalnya, rangkaian logika TTL sederhana dapat digunakan untuk mengontrol pengoperasian motor pada lengan robot. Sirkuit logika TTL akan menerima input dari sensor yang mendeteksi posisi lengan, lalu menggunakan transistor untuk mengontrol aliran arus ke motor, sehingga motor bergerak ke arah yang diinginkan. Sirkuit jenis ini dapat dirancang menggunakan susunan gerbang logika TTL, yaitu kumpulan gerbang logika TTL yang telah dirancang sebelumnya dan dapat digabungkan untuk membuat sirkuit yang lebih kompleks.
Bagaimana Cara Kerja TTL?
Transistor-Transistor Logic (TTL) adalah keluarga logika digital yang populer yang menggunakan transistor sambungan bipolar (BJT) untuk mengimplementasikan berbagai fungsi logika. TTL beroperasi berdasarkan konsep peralihan antara dua tingkat tegangan, yang biasanya disebut sebagai keadaan "tinggi" dan "rendah" atau "1" dan "0".
Blok bangunan dasar TTL adalah transistor, yang digunakan sebagai sakelar. Dalam TTL, terdapat dua jenis gerbang logika: gerbang NAND dan gerbang NOR. Gerbang-gerbang ini dibentuk dengan menghubungkan beberapa transistor dalam susunan tertentu.
Mari kita ambil contoh sederhana gerbang NAND TTL untuk memahami cara kerja TTL. Gerbang NAND memiliki beberapa masukan dan satu keluaran. Keluaran gerbang NAND berada pada level tinggi (logika 1) hanya jika semua masukan berada pada level rendah (logika 0). Jika tidak, keluaran berada pada level rendah (logika 0).
Dalam TTL, gerbang NAND diimplementasikan menggunakan transistor. Secara khusus, gerbang ini menggunakan beberapa transistor dalam konfigurasi yang dikenal sebagai jaringan transistor. Susunan transistor yang spesifik memungkinkan gerbang untuk menjalankan fungsi logika yang diinginkan.
Berikut adalah representasi sederhana dari gerbang NAND TTL:
Dalam skema ini, A dan B adalah masukan, sedangkan Output adalah keluaran yang dihasilkan. Setiap masukan (A dan B) dihubungkan ke basis transistor. Emitor transistor dihubungkan ke ground (0V), dan kolektor setiap transistor dihubungkan ke output.
Ketika input A dan B keduanya berada pada logika 1 (tinggi), arus mengalir melalui sambungan basis-emitor transistor, sehingga menyalakannya. Hal ini menciptakan jalur resistansi rendah dari kolektor ke emitor, yang secara efektif menghubungkan output ke ground (logika 0).
Sebaliknya, jika salah satu masukan A atau B (atau keduanya) berada pada logika 0 (rendah), tidak ada arus yang mengalir melalui sambungan basis-emitor transistor, sehingga transistor tetap mati. Hal ini mencegah keluaran terhubung ke ground dan memungkinkan keluaran tetap pada logika 1 (tinggi).
Oleh karena itu, keluaran gerbang NAND berada pada level tinggi (logika 1) hanya ketika semua masukan berada pada level rendah (logika 0). Jika tidak, keluaran berada pada level rendah (logika 0).
Gerbang TTL biasanya dihubungkan satu sama lain untuk membentuk sirkuit digital yang lebih kompleks, seperti penjumlah, multiplexer, dan flip-flop, sehingga memungkinkan implementasi berbagai tugas komputasi dalam sistem elektronik.
Penting untuk dicatat bahwa meskipun TTL pernah digunakan secara luas di masa lalu, TTL kini sebagian besar telah digantikan oleh keluarga logika lain, seperti CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), yang menawarkan keunggulan dalam hal konsumsi daya dan kepadatan integrasi.
Bagaimana Cara Menggunakan Sirkuit TTL?
Ada beberapa jenis TTL sebagai berikut:
- Sirkuit TTL standar
- Sirkuit TTL cepat
- Sirkuit TTL Schottky
- Sirkuit TTL daya tinggi
- Sirkuit TTL berdaya rendah
- Sirkuit TTL Schottky lanjutan
Sirkuit TTL standar
Diagram di bawah ini menunjukkan struktur internal dan karakteristik gerbang NAND TTL standar. Gerbang NAND tersebut merupakan tipe empat arah dengan dua masukan. Terdapat empat rangkaian 5400/740. Secara sederhana, rangkaian TTL jenis ini bekerja sebagai berikut.
Q1 yang ditunjukkan pada diagram adalah transistor NPN emitor ganda; jenis gerbang NAND ini mirip dengan dua transistor yang terminal basis dan emitornya dihubungkan bersama. Dioda yang diberi nama D2 dan D3 digunakan untuk membatasi tegangan masukan yang bersifat negatif.
Sirkuit TTL berdaya rendah
Sirkuit TTL berdaya rendah menghasilkan konsumsi daya dan disipasi yang rendah. Meskipun demikian, kecepatan penyelesaian operasinya menjadi lebih lambat. Gambar di atas menunjukkan sirkuit TTL berdaya rendah yang dibuat menggunakan gerbang AND. Gerbang NAND yang digunakan di sini adalah tipe 74L00 atau 54L00; struktur TTL jenis ini hampir sama dengan TTL standar, kecuali nilai resistansinya lebih tinggi. Karena nilai resistansi yang lebih tinggi ini, disipasi daya sirkuit menjadi berkurang.
Sirkuit TTL berdaya tinggi
Berbeda dengan TTL daya rendah, TTL daya tinggi merupakan versi berkecepatan tinggi dari TTL standar. Jenis TTL ini bekerja lebih cepat daripada yang telah dibahas sebelumnya. TTL ini mengonsumsi daya lebih besar daripada jenis TTL lain yang telah dibahas sebelumnya. Gambar di bawah ini adalah gerbang NAND TTL daya tinggi. Gerbang NAND ini berupa tipe 74H00 atau 54H00 empat kanal dengan dua masukan. Sangat mirip dengan TTL standar, kecuali kombinasi transistor Q3 dan dioda D1 telah digantikan oleh susunan Q3, Q5, dan R5. Jenis TTL ini beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi dan mengonsumsi daya lebih banyak.
Sirkuit Schottky TTL
Sirkuit TTL Schottky digunakan untuk mempercepat waktu operasi. Jenis TTL ini memiliki kecepatan dua kali lipat dibandingkan TTL daya tinggi. Konsumsi dayanya sama untuk kedua jenis TTL tersebut, tidak ada konsumsi daya tambahan. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram dasar TTL Schottky berbasis NAND.
Diagram sirkuitnya sangat mirip dengan TTL daya tinggi, namun transistor Q pada TTL daya tinggi tidak ada di sini. Transistor Schottky yang digunakan untuk jenis TTL ini adalah transistor bipolar yang basis dan kolektornya dihubungkan oleh dioda Schottky.
Kelebihan dan Kekurangan TTL
Kelebihan
:- Logika TTL sederhana dan mudah dipahami
.- Memiliki kecepatan peralihan yang tinggi berkat waktu propagasi yang
rendah.- TTL dapat beroperasi pada rentang suhu dan tegangan yang
luas.- Memiliki ketahanan terhadap gangguan (noise) berkat penggunaan transistor
komplementer.- Memiliki konsumsi daya yang rendah dibandingkan dengan keluarga logika
lainnya.- TTL dapat diintegrasikan dengan mudah ke dalam keluarga logika lainnya.
Kekurangan
:- Konsumsi daya meningkat seiring bertambahnya jumlah gerbang yang terhubung.
– Tingkat tegangan keluaran terbatas, biasanya antara 0 dan 5 volt
.- Gerbang TTL tidak terlalu efisien saat menggerakkan beban
kapasitif.- Arus keluaran terbatas, yang dapat menjadi masalah saat menggerakkan beberapa beban
.- Membutuhkan suplai tegangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan keluarga logika lainnya, yang dapat menyebabkan masalah pembuangan
panas.- TTL tidak cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi yang membutuhkan penundaan propagasi sangat rendah.
