TTLとノイズマージン

TTLでどうしてノイズマージンをとる必要があるのかわかりません。教えてください。

No.3 ベストアンサー 回答者： Teleskope 回答日時： 2004/11/17 20:58

　

　
　使えそうな絵を紹介します。
http://magical.mods.jp/futaba/interior/imgboard. …


>>　TTLでどうしてノイズマージンをとる必要があるのか<<

　昔のTTLは現在のCMOSに比べて『ストライクゾーンが狭い』のです。上の画像で見るとおり 出力が約3Vしか出ず、判定基準（スレッショルド電圧）は そのほぼ中央の 1.2Vです。　だから正確には、
　　『ノイズマージンをとる必要がある』というより
　　『マージンが少ないからノイズを小さく押さえる必要がある』
ということです。

　CMOSのスレッショルドは（5V電源で）2.2Vなので、TTLはこれより1Vほど下です。そのぶんノイズに弱い。
　上の画像では2段通っただけで CMOSなみにしっかりしてますね。TTLを使った昔の回路でも、ゲートは何十段も直列につながってますので、全体の特性はビシッと直角になってます。ここ誤解の無いように。


　学生だと思うので余談；
(1) 実は、CMOSの特性がビシッと直角な理由は、１つのゲートの中でインバータが数段直列になってるからです。本当に１段だけの特性は TTLと似たダラダラしたものです。ここ誤解してるアマチュアが多いので書いておきます。

(2)TTLのスレッショルド電圧は何によって決まってるのか；それは等価回路のQ2とQ3のベースエミッタがオンしてる電圧Vbeの合計です。シリコントランジスタのVbeは約0.6V強なので、2個で1.2V強になってます。なお、入り口のQ1は pn接合が逆向きに２個なので ほとんど打ち消し合っています。　Vbeはシリコンの物性値なので 変動する要因は温度です。（例えば74LS-TTLのスレッショルド電圧は 常温25℃で1.2V、マイナス55℃で1.4V、125℃で1V、この程度の変動です。）


　実際に TTLのノイズの弱さで困ってるらしい実例です；
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1030137


　たぶんレポートのネタ拾いだと思うので、スレッショルド電圧を主題にした文章にまとめるのがいいでしょう。TTLの入出力特性の図は ネットでなかなか見つからないようなので、上記の写真を書き写してもいいでしょう。
　
　

参考URL：http://magical.mods.jp/futaba/interior/imgboard.php?res=143,http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1030137

この回答へのお礼

おかげさまでとても参考になりました。よいレポートが書けそうです。

お礼日時：2004/12/08 10:52

No.2 回答者： tocoche 回答日時： 2004/11/17 12:08

ＴＴＬは入力が２．０Ｖ以上なら「Ｈ」，０．８Ｖ以下なら「Ｌ」と判断しますが、その間の電圧では動作は保証されません。

　個々のＴＴＬに関しては、トランジスタが飽和領域で動作しているだけなので、入力電圧を序々に上げていくと出力電圧のＨ，Ｌが反転するグラフが描けるのですが、その反転したときの入力電圧にはバラツキがあり、まだ１．２Ｖなのに「Ｈになった」と判断したり１．７Ｖまで上がっても「まだＬだ」と判断するものがあります。

入力に２．０Ｖ加えているのにチョットのノイズで「Ｌになった」と判断するものもあるので、チョットぐらいノイズが乗っても大丈夫なように２．４Ｖ以上を加えることを推奨しているわけです。　製造上、バラツキというのはどうしても出てしまうので規格で管理され、２．０Ｖ以上でもＨと判断しないものや０．８Ｖ以下でもＬと判断しないものは不良品とし、ロットまるごと廃棄したりします。（もったいないけど正確に動くためにはしかたがない。　実際には分布予測とかもっと難しい判断をして不良品かどうか決めるけど）

この回答へのお礼

レポートの参考になりました。ありがとうございました。

お礼日時：2004/12/08 10:53

No.1 回答者： ming3 回答日時： 2004/11/16 18:45

IC1の出力がIC2の入力に接続している回路で、

IC1の出力にノイズが乗ると信号レベルが変動します。
しかし、その変動がノイズマージン以内であればIC2の入力には正常な信号として伝達されます。
このようにデジタルICで構成された回路がノイズで誤動作しない為です。

参考URL：http://miyasan.serio.jp/series2/noise012.html#(6 …

この回答へのお礼

質問に答えていただいてありがとうございました。とても参考になりました。

お礼日時：2004/12/08 10:54