Transistor-Transistor-Logik

Die Transistor-Transistor-Logik (TTL) ist eine Logikfamilie, die aus Bipolartransistoren besteht. Ihr Name bedeutet, dass Transistoren sowohl die Logikfunktion (der erste "Transistor") als auch die Verstärkungsfunktion (der zweite "Transistor") übernehmen, im Gegensatz zur Widerstands-Transistor-Logik (RTL) oder Dioden-Transistor-Logik (DTL). ⓘ

Integrierte Schaltkreise (ICs) im TTL-Format waren in Anwendungen wie Computern, industriellen Steuerungen, Prüfgeräten und Messinstrumenten, Unterhaltungselektronik und Synthesizern weit verbreitet. Manchmal werden TTL-kompatible Logikpegel nicht direkt mit integrierten TTL-Schaltungen in Verbindung gebracht, z. B. an den Ein- und Ausgängen elektronischer Instrumente. ⓘ

Nach ihrer Einführung in Form von integrierten Schaltungen im Jahr 1963 durch Sylvania Electric Products wurden TTL-Schaltungen von mehreren Halbleiterunternehmen hergestellt. Besonders populär wurde die Serie 7400 von Texas Instruments. Die TTL-Hersteller boten eine breite Palette von Logikgattern, Flip-Flops, Zählern und anderen Schaltungen an. Variationen des ursprünglichen TTL-Schaltungsdesigns boten eine höhere Geschwindigkeit oder eine geringere Verlustleistung, um eine Optimierung des Designs zu ermöglichen. TTL-Bausteine wurden ursprünglich in Keramik- und Kunststoff-Doppelgehäuse(n) und in Flachbauweise hergestellt. Einige TTL-Chips werden heute auch in oberflächenmontierbaren Gehäusen hergestellt. ⓘ

TTL wurde zur Grundlage von Computern und anderer digitaler Elektronik. Selbst nachdem die Very-Large-Scale-Integration (VLSI)-Mikroprozessoren in CMOS-Technik Mehrchip-Prozessoren überflüssig gemacht hatten, wurden TTL-Bausteine noch immer in großem Umfang als Klebelogik-Schnittstellen zwischen dichter integrierten Komponenten verwendet. ⓘ

7400-Chip (Vierfach-NAND-Gatter) aus dem Jahr 1976 ⓘ

Geschichte

Eine aus TTL-Chips gebaute Echtzeituhr um 1979 ⓘ

TTL wurde 1961 von James L. Buie von TRW erfunden, der es als "besonders geeignet für die sich neu entwickelnde Technologie des integrierten Schaltkreisdesigns" bezeichnete. Der ursprüngliche Name für TTL war Transistor-gekoppelte Transistorlogik (TCTL). Die ersten kommerziellen TTL-Bausteine für integrierte Schaltungen wurden 1963 von Sylvania hergestellt und als Sylvania Universal High-Level Logic Familie (SUHL) bezeichnet. Die Sylvania-Bauteile wurden in der Steuerung der Phoenix-Rakete verwendet. TTL wurde bei den Entwicklern elektronischer Systeme populär, nachdem Texas Instruments 1964 die ICs der Serie 5400 mit militärischem Temperaturbereich und 1966 die spätere Serie 7400 mit engerem Temperaturbereich und preiswerten Kunststoffgehäusen auf den Markt gebracht hatte. ⓘ

Die 7400er-Familie von Texas Instruments wurde zu einem Industriestandard. Kompatible Bauteile wurden von Motorola, AMD, Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson, Rifa, National Semiconductor und vielen anderen Unternehmen hergestellt, sogar im Ostblock (Sowjetunion, DDR, Polen, Tschechoslowakei, Ungarn, Rumänien - Einzelheiten siehe Serie 7400). Andere Hersteller stellten nicht nur kompatible TTL-Bauteile her, sondern auch kompatible Bauteile in vielen anderen Schaltungstechnologien. Mindestens ein Hersteller, IBM, produzierte nicht kompatible TTL-Schaltkreise für den Eigenbedarf; IBM verwendete die Technologie im IBM System/38, IBM 4300 und IBM 3081. ⓘ

Der Begriff "TTL" wird für viele aufeinanderfolgende Generationen von bipolaren Logikschaltungen verwendet, die im Laufe von etwa zwei Jahrzehnten schrittweise Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Stromverbrauch erfuhren. Die zuletzt eingeführte Familie 74Fxx wird auch heute noch verkauft (Stand 2019) und war bis in die späten 90er Jahre weit verbreitet. Der 74AS/ALS Advanced Schottky wurde 1985 eingeführt. Seit 2008 bietet Texas Instruments weiterhin die universelleren Chips zahlreicher veralteter Technologiefamilien an, wenn auch zu höheren Preisen. In der Regel enthalten TTL-Chips nicht mehr als ein paar hundert Transistoren pro Stück. Die Funktionen in einem einzigen Gehäuse reichen im Allgemeinen von einigen Logikgattern bis hin zu einem Mikroprozessor-Bit-Slice. TTL wurde auch deshalb so wichtig, weil seine niedrigen Kosten digitale Techniken für Aufgaben, die zuvor mit analogen Methoden erledigt wurden, wirtschaftlich sinnvoll machten. ⓘ

Der Kenbak-1, der Vorläufer der ersten Personal Computer, verwendete TTL für seine CPU anstelle eines Mikroprozessor-Chips, der 1971 noch nicht verfügbar war. Der Datapoint 2200 von 1970 verwendete TTL-Komponenten für seine CPU und war die Grundlage für den 8008- und später den x86-Befehlssatz. Die Workstations Xerox Alto von 1973 und Star von 1981, mit denen die grafische Benutzeroberfläche eingeführt wurde, verwendeten TTL-Schaltungen, die auf der Ebene der arithmetischen Logikeinheiten (ALUs) bzw. der Bitslices integriert waren. Die meisten Computer verwendeten bis in die 1990er Jahre hinein TTL-kompatible "Klebelogik" zwischen größeren Chips. Bis zum Aufkommen der programmierbaren Logik wurde diskrete bipolare Logik für Prototypen und Emulationen von in Entwicklung befindlichen Mikroarchitekturen verwendet. ⓘ

Implementierung

Grundlegendes TTL-Gatter

TTL-NAND-Gatter mit zwei Eingängen und einer einfachen Ausgangsstufe (vereinfacht) ⓘ

TTL-Eingänge sind die Emitter von bipolaren Transistoren. Bei NAND-Eingängen sind die Eingänge die Emitter von Multi-Emitter-Transistoren, die funktionell mehreren Transistoren entsprechen, bei denen die Basen und Kollektoren miteinander verbunden sind. Der Ausgang wird durch einen gemeinsamen Emitterverstärker gepuffert. ⓘ

Die Eingänge sind beide logische Einsen. Wenn alle Eingänge auf Hochspannung gehalten werden, sind die Basis-Emitter-Verbindungen des Multi-Emitter-Transistors in Sperrichtung vorgespannt. Im Gegensatz zu DTL wird von jedem der Eingänge ein kleiner "Kollektorstrom" (ca. 10µA) gezogen. Dies liegt daran, dass der Transistor in Sperrichtung aktiv ist. Ein annähernd konstanter Strom fließt von der positiven Schiene durch den Widerstand und in die Basis des Multi-Emitter-Transistors. Dieser Strom fließt durch den Basis-Emitter-Übergang des Ausgangstransistors, lässt ihn leiten und zieht die Ausgangsspannung auf einen niedrigen Wert (logisch Null). ⓘ

Eine logische Null am Eingang. Beachten Sie, dass der Basis-Kollektor-Übergang des Multi-Emitter-Transistors und der Basis-Emitter-Übergang des Ausgangstransistors in Reihe zwischen dem unteren Ende des Widerstands und Masse liegen. Wenn eine der Eingangsspannungen zu Null wird, liegt der entsprechende Basis-Emitter-Übergang des Multi-Emitter-Transistors parallel zu diesen beiden Übergängen. Das Phänomen der Stromlenkung bedeutet, dass bei der Parallelschaltung zweier spannungsstabiler Elemente mit unterschiedlichen Schwellenspannungen der Strom durch den Pfad mit der kleineren Schwellenspannung fließt. Das heißt, der Strom fließt aus diesem Eingang in die Null-(Nieder-)Spannungsquelle. Infolgedessen fließt kein Strom durch die Basis des Ausgangstransistors, wodurch dieser aufhört zu leiten und die Ausgangsspannung hoch wird (logisch eins). Während des Übergangs befindet sich der Eingangstransistor kurzzeitig in seinem aktiven Bereich; er zieht also einen großen Strom von der Basis des Ausgangstransistors ab und entlädt somit schnell seine Basis. Dies ist ein entscheidender Vorteil von TTL gegenüber DTL, der den Übergang gegenüber einer Dioden-Eingangsstruktur beschleunigt. ⓘ

Der Hauptnachteil von TTL mit einer einfachen Ausgangsstufe ist der relativ hohe Ausgangswiderstand bei der logischen "1", der vollständig durch den Ausgangskollektorwiderstand bestimmt wird. Dadurch wird die Anzahl der anschließbaren Eingänge (das Fanout) begrenzt. Ein Vorteil der einfachen Ausgangsstufe ist der hohe Spannungspegel (bis zu V_CC) des logischen Ausgangs "1", wenn der Ausgang nicht belastet ist. ⓘ

Eine gängige Variante lässt den Kollektorwiderstand des Ausgangstransistors weg, wodurch ein Open-Collector-Ausgang entsteht. Auf diese Weise kann der Konstrukteur eine Logik herstellen, indem er die Open-Collector-Ausgänge mehrerer Logikgatter miteinander verbindet und einen einzigen externen Pull-up-Widerstand bereitstellt. Wenn eines der Logikgatter logisch niedrig wird (Transistor leitend), ist der kombinierte Ausgang niedrig. Beispiele für diese Art von Gatter sind die Serien 7401 und 7403. Die Open-Collector-Ausgänge einiger Gatter haben eine höhere Maximalspannung, z. B. 15 V für das 7426, was nützlich ist, wenn andere als TTL-Lasten angesteuert werden sollen. ⓘ

TTL mit einer "Totem-Pol"-Ausgangsstufe

Standard-TTL-NAND mit einer "Totem-Pol"-Ausgangsstufe, eine von vier im 7400 ⓘ

Um das Problem des hohen Ausgangswiderstands der einfachen Ausgangsstufe zu lösen, fügt die zweite Schaltung einen "Totem-Pol"-Ausgang ("Push-Pull") hinzu. Er besteht aus den beiden n-p-n-Transistoren V₃ und V₄, der "Hub"-Diode V₅ und dem Strombegrenzungswiderstand R₃ (siehe Abbildung rechts). Die Ansteuerung erfolgt nach der gleichen Idee der Stromsteuerung wie oben. ⓘ

Wenn V₂ "aus" ist, ist auch V₄ "aus" und V₃ arbeitet im aktiven Bereich als Spannungsfolger, der eine hohe Ausgangsspannung (logisch "1") erzeugt. ⓘ

Wenn V₂ eingeschaltet ist, aktiviert er V₄ und liefert eine niedrige Spannung (logisch "0") an den Ausgang. Auch hier gibt es einen Stromlenkungseffekt: Die Reihenschaltung des C-E-Übergangs von V₂ und des B-E-Übergangs von V₄ ist parallel zu der Reihenschaltung von V₃ B-E, dem Anoden-Kathoden-Übergang von V₅ und V₄ C-E. Die zweite Reihenschaltung hat die höhere Schwellenspannung, so dass kein Strom durch sie fließt, d. h. der Basisstrom von V₃ wird ihr entzogen. Der Transistor V₃ schaltet sich "aus" und hat keinen Einfluss auf den Ausgang. ⓘ

In der Mitte des Übergangs begrenzt der Widerstand R₃ den Strom, der direkt durch den in Reihe geschalteten Transistor V₃, die Diode V₅ und den Transistor V₄ fließt, die alle leitend sind. Er begrenzt auch den Ausgangsstrom im Falle eines logischen Ausgangs "1" und einer kurzen Verbindung zur Masse. Die Stärke des Gates kann ohne proportionale Auswirkung auf den Stromverbrauch erhöht werden, indem die Pull-up- und Pull-down-Widerstände aus der Ausgangsstufe entfernt werden. ⓘ

Der Hauptvorteil von TTL mit einer "Totem-Pol"-Ausgangsstufe ist der niedrige Ausgangswiderstand bei einer logischen "1" am Ausgang. Er wird durch den oberen Ausgangstransistor V₃ bestimmt, der im aktiven Bereich als Emitterfolger arbeitet. Der Widerstand R₃ erhöht den Ausgangswiderstand nicht, da er im Kollektor von V₃ angeschlossen ist und sein Einfluss durch die Gegenkopplung kompensiert wird. Ein Nachteil der "Totem-Pol"-Ausgangsstufe ist der verringerte Spannungspegel (nicht mehr als 3,5 V) des logischen Ausgangs "1" (selbst wenn der Ausgang unbelastet ist). Der Grund für diese Verringerung sind die Spannungsabfälle an den Basis-Emitter- und Anoden-Kathoden-Übergängen von V₃ und V₅. ⓘ

Überlegungen zum Anschluss

Wie DTL ist auch TTL eine stromsenkende Logik, da den Eingängen ein Strom entnommen werden muss, um sie auf einen logischen Spannungspegel von 0 zu bringen. Die Treiberstufe muss bis zu 1,6 mA von einem Standard-TTL-Eingang aufnehmen und darf dabei die Spannung nicht auf mehr als 0,4 Volt ansteigen lassen. Die Ausgangsstufe der gebräuchlichsten TTL-Gatter ist so spezifiziert, dass sie korrekt funktioniert, wenn sie bis zu 10 Standard-Eingangsstufen ansteuert (ein Fanout von 10). TTL-Eingänge werden manchmal einfach schwebend gelassen, um eine logische "1" zu erhalten, obwohl diese Verwendung nicht empfohlen wird. ⓘ

Standard-TTL-Schaltungen arbeiten mit einer 5-Volt-Spannungsversorgung. Ein TTL-Eingangssignal wird als "niedrig" definiert, wenn es zwischen 0 V und 0,8 V in Bezug auf die Masseklemme liegt, und als "hoch", wenn es zwischen 2 V und V_CC (5 V) liegt. Wenn ein Spannungssignal zwischen 0,8 V und 2,0 V in den Eingang eines TTL-Gatters geschickt wird, gibt es keine sichere Reaktion des Gatters und es wird daher als "unsicher" betrachtet (die genauen Logikpegel variieren leicht zwischen den Untertypen und je nach Temperatur). TTL-Ausgänge sind in der Regel auf engere Grenzen zwischen 0,0 V und 0,4 V für einen "Low"-Pegel und zwischen 2,4 V und V_CC für einen "High"-Pegel beschränkt, was eine Störfestigkeit von mindestens 0,4 V gewährleistet. Die Standardisierung der TTL-Pegel ist so allgegenwärtig, dass komplexe Leiterplatten oft TTL-Chips von vielen verschiedenen Herstellern enthalten, die nach Verfügbarkeit und Kosten ausgewählt wurden, wobei die Kompatibilität gewährleistet ist. Zwei Leiterplatten, die an verschiedenen aufeinanderfolgenden Tagen oder Wochen vom selben Fließband kommen, können an denselben Positionen auf der Leiterplatte eine unterschiedliche Mischung von Chips verschiedener Marken aufweisen; Reparaturen sind mit Chips möglich, die Jahre später als die ursprünglichen Bauteile hergestellt wurden. Innerhalb sinnvoller Grenzen können Logikgatter als ideale boolesche Bausteine behandelt werden, ohne dass elektrische Einschränkungen zu beachten sind. Die Rauschspannen von 0,4 V sind aufgrund der niedrigen Ausgangsimpedanz der Treiberstufe angemessen, d. h. es ist eine große, dem Ausgang überlagerte Rauschleistung erforderlich, um einen Eingang in einen undefinierten Bereich zu treiben. ⓘ

In einigen Fällen (z. B. wenn der Ausgang eines TTL-Logikgatters für die Ansteuerung des Eingangs eines CMOS-Gatters verwendet werden soll) kann der Spannungspegel der "Totempol"-Ausgangsstufe am logischen Ausgang "1" durch Anschluss eines externen Widerstands zwischen dem Kollektor von V4 und der positiven Schiene näher an V_CC angehoben werden. Dadurch wird die Kathode von V₅ hochgezogen und die Diode abgeschaltet. Durch diese Technik wird jedoch der hochentwickelte "Totem-Pol"-Ausgang in eine einfache Ausgangsstufe umgewandelt, die einen erheblichen Ausgangswiderstand aufweist, wenn sie einen hohen Pegel steuert (der durch den externen Widerstand bestimmt wird). ⓘ

Gehäuse

Wie die meisten integrierten Schaltungen des Zeitraums 1963-1990 werden kommerzielle TTL-Bauelemente in der Regel in Dual-Inline-Gehäusen (DIPs) mit 14 bis 24 Stiften für die Durchsteck- oder Sockelmontage untergebracht. Epoxid-Kunststoffgehäuse (PDIP) wurden häufig für kommerzielle Temperaturbereichskomponenten verwendet, während Keramikgehäuse (CDIP) für militärische Temperaturbereichsteile verwendet wurden. ⓘ

Beam-Lead-Chipchips ohne Gehäuse wurden für den Zusammenbau zu größeren Arrays als hybride integrierte Schaltungen hergestellt. Bauteile für militärische Anwendungen und die Luft- und Raumfahrt wurden in Flatpacks, einer Art oberflächenmontiertem Gehäuse, verpackt, dessen Anschlüsse sich zum Schweißen oder Löten auf Leiterplatten eignen. Heute sind viele TTL-kompatible Bauelemente in oberflächenmontierten Gehäusen erhältlich, die in einer größeren Auswahl an Typen verfügbar sind als Durchgangslochgehäuse. ⓘ

TTL eignet sich besonders gut für bipolare integrierte Schaltungen, da zusätzliche Eingänge zu einem Gate lediglich zusätzliche Emitter auf einem gemeinsamen Basisbereich des Eingangstransistors erfordern. Bei der Verwendung von einzeln verpackten Transistoren würden die Kosten für alle Transistoren von der Verwendung einer solchen Eingangsstruktur abhalten. Aber in einer integrierten Schaltung benötigen die zusätzlichen Emitter für zusätzliche Gate-Eingänge nur eine kleine Fläche. ⓘ

Zumindest ein Computerhersteller, IBM, baute seine eigenen integrierten Flip-Chip-Schaltungen mit TTL; diese Chips waren auf keramischen Multi-Chip-Modulen montiert. ⓘ

Vergleich mit anderen Logikfamilien

TTL-Bausteine verbrauchen im Ruhezustand wesentlich mehr Strom als entsprechende CMOS-Bausteine, aber der Stromverbrauch steigt nicht so schnell mit der Taktfrequenz wie bei CMOS-Bausteinen. Im Vergleich zu modernen ECL-Schaltungen verbraucht TTL weniger Strom und hat einfachere Entwurfsregeln, ist aber wesentlich langsamer. Entwickler können ECL- und TTL-Bausteine im selben System kombinieren, um die beste Gesamtleistung und Wirtschaftlichkeit zu erzielen, doch sind zwischen den beiden Logikfamilien Pegelverschiebungsbausteine erforderlich. TTL ist weniger anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladungen als frühe CMOS-Bausteine. ⓘ

Aufgrund der Ausgangsstruktur von TTL-Bauelementen ist die Ausgangsimpedanz zwischen dem hohen und dem niedrigen Zustand asymmetrisch, so dass sie sich nicht für die Ansteuerung von Übertragungsleitungen eignen. Dieser Nachteil wird in der Regel durch Pufferung der Ausgänge mit speziellen Leitungstreibern überwunden, wenn die Signale über Kabel übertragen werden müssen. ECL hat aufgrund seiner symmetrischen Ausgangsstruktur mit niedriger Impedanz diesen Nachteil nicht. ⓘ

Bei der TTL-"Totempfahl"-Ausgangsstruktur kommt es häufig zu einer kurzzeitigen Überlappung, wenn sowohl der obere als auch der untere Transistor leitend sind, was zu einem erheblichen Stromimpuls führt, der von der Stromversorgung abgezogen wird. Diese Impulse können sich auf unerwartete Weise zwischen mehreren integrierten Schaltkreisen koppeln, was zu einer verringerten Rauschspanne und geringerer Leistung führt. TTL-Systeme verfügen in der Regel über einen Entkopplungskondensator für jeweils ein oder zwei IC-Gehäuse, so dass ein Stromimpuls von einem TTL-Chip die Versorgungsspannung eines anderen Chips nicht kurzzeitig reduziert. ⓘ

Seit Mitte der 1980er Jahre bieten mehrere Hersteller CMOS-Logikäquivalente mit TTL-kompatiblen Eingangs- und Ausgangspegeln an, die in der Regel ähnliche Teilenummern wie die entsprechenden TTL-Bauteile und die gleichen Pinbelegungen haben. Die Serie 74HCT00 zum Beispiel bietet viele Ersatzbausteine für bipolare Bauteile der Serie 7400, verwendet aber CMOS-Technologie. ⓘ

Die 1970 eingeführte 4000er-Reihe war die erste CMOS-Logikfamilie, gegenüber TTL stromsparend, aber langsam (Grenzfrequenz bei 1 MHz) und nicht pin- und logik-kompatibel zu TTL (Versorgungsspannung 3 bis 15 V). Sie hat einen anderen Bezeichnungsschlüssel. ⓘ

Untertypen

Nachfolgende Technologiegenerationen brachten kompatible Bauteile mit verbesserter Leistungsaufnahme oder Schaltgeschwindigkeit oder beidem hervor. Obwohl die Hersteller diese verschiedenen Produktlinien einheitlich als TTL mit Schottky-Dioden vermarkteten, könnten einige der zugrundeliegenden Schaltungen, wie die der LS-Familie, eher als DTL betrachtet werden. ⓘ

Zu den Variationen und Nachfolgern der grundlegenden TTL-Familie, die eine typische Gate-Laufzeit von 10 ns und eine Verlustleistung von 10 mW pro Gate bei einem Power-Delay-Produkt (PDP) oder einer Schaltenergie von etwa 100 pJ aufweist, gehören:

Low-Power-TTL (L), bei dem die Schaltgeschwindigkeit (33ns) gegen eine geringere Leistungsaufnahme (1 mW) eingetauscht wurde (inzwischen im Wesentlichen durch CMOS-Logik ersetzt)
High-Speed-TTL (H), mit schnellerem Schalten als Standard-TTL (6ns), aber deutlich höherer Verlustleistung (22 mW)
Schottky-TTL (S), eingeführt 1969, mit Schottky-Dioden an den Gattereingängen, um Ladungsspeicherung zu verhindern und die Schaltzeit zu verbessern. Diese Gates arbeiteten schneller (3ns), hatten aber eine höhere Verlustleistung (19 mW)
Low-Power-Schottky-TTL (LS) - nutzte die höheren Widerstandswerte von Low-Power-TTL und die Schottky-Dioden, um eine gute Kombination aus Geschwindigkeit (9,5 ns) und geringerer Leistungsaufnahme (2 mW) und einem PDP von etwa 20 pJ zu erreichen. Diese wahrscheinlich am weitesten verbreiteten TTL-Typen wurden als Klebelogik in Mikrocomputern verwendet und ersetzten im Wesentlichen die früheren Unterfamilien H, L und S.
Fast (F)- und Advanced-Schottky (AS)-Varianten von LS von Fairchild bzw. TI, um 1985, mit "Miller-Killer"-Schaltungen zur Beschleunigung des Übergangs von Low zu High. Diese Familien erreichten PDPs von 10 pJ bzw. 4 pJ, die niedrigsten von allen TTL-Familien.
Niedervolt-TTL (LVTTL) für 3,3-Volt-Stromversorgungen und Speicherschnittstellen. ⓘ

Die meisten Hersteller bieten kommerzielle und erweiterte Temperaturbereiche an: Die Bauteile der Serie 7400 von Texas Instruments beispielsweise sind für einen Temperaturbereich von 0 bis 70 °C ausgelegt, die Bauteile der Serie 5400 für den militärisch spezifizierten Temperaturbereich von -55 bis +125 °C. ⓘ

Für Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen sind spezielle Qualitätsstufen und hochzuverlässige Bauteile erhältlich. ⓘ

Für Weltraumanwendungen werden strahlengehärtete Geräte (z. B. der Serie SNJ54) angeboten. ⓘ

Anwendungen

Vor dem Aufkommen von VLSI-Bauelementen waren integrierte TTL-Schaltungen die Standardbauweise für die Prozessoren von Minicomputern und Großrechnern wie der DEC VAX und der Data General Eclipse sowie für Geräte wie numerische Steuerungen von Werkzeugmaschinen, Drucker und Videoterminals. Mit der zunehmenden Funktionalität der Mikroprozessoren wurden TTL-Bauelemente für "Glue-Logic"-Anwendungen wichtig, wie z. B. schnelle Bustreiber auf einer Hauptplatine, die die in VLSI-Elementen realisierten Funktionsblöcke miteinander verbinden. ⓘ

Analoge Anwendungen

Ein TTL-Inverter, der ursprünglich für die Verarbeitung von Digitalsignalen auf Logikebene konzipiert wurde, kann auch als Analogverstärker eingesetzt werden. Durch Anschließen eines Widerstands zwischen Ausgang und Eingang wird das TTL-Element als Verstärker mit negativer Rückkopplung vorgespannt. Solche Verstärker können nützlich sein, um analoge Signale in den digitalen Bereich umzuwandeln, werden aber normalerweise nicht verwendet, wenn die analoge Verstärkung der Hauptzweck ist. TTL-Inverter können auch in Quarzoszillatoren verwendet werden, wo ihre analoge Verstärkungsfähigkeit von Bedeutung ist. ⓘ

Ein TTL-Gatter kann versehentlich als Analogverstärker arbeiten, wenn der Eingang mit einem sich langsam ändernden Eingangssignal verbunden ist, das den nicht spezifizierten Bereich von 0,8 V bis 2 V durchläuft. Der Ausgang kann unregelmäßig sein, wenn der Eingang in diesem Bereich liegt. Ein sich langsam ändernder Eingang wie dieser kann auch zu einer übermäßigen Verlustleistung in der Ausgangsschaltung führen. Wenn ein solcher Analogeingang verwendet werden muss, stehen spezielle TTL-Bauteile mit Schmitt-Trigger-Eingängen zur Verfügung, die den Analogeingang zuverlässig in einen digitalen Wert umwandeln und effektiv wie ein Ein-Bit-A/D-Wandler arbeiten. ⓘ

Varianten

Low-Voltage-TTL

Low-Voltage-TTL (LVTTL) ist eine besondere Form der Transistor-Transistor-Logik (Logikfamilie), bei der die Versorgungsspannung von 5 V auf 3,3 V reduziert ist. ⓘ

Low-Voltage-TTL-Logikpegel ⓘ
Symbol	Parameter	min	max
U_IH	High-Level Input Voltage	2 V	U_DD + 0,4 V
U_IL	Low-Level Input Voltage	−0,4 V	0,8 V
U_OH	High-Level Output Voltage	2,4 V	5 V
U_OL	Low-Level Output Voltage	0 V	0,4 V