TTL和CMOS電平

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯TTL和CMOS電平 一TTLTTL集成電路的主要型式為晶體管晶體管規(guī)律門(mén)（transistor-transistorlogicgate），TTL大部分都采納5V電源。1.輸出高電平Uoh和輸出低電平UolUoh2.4V,Uol0.4V2.輸入高電平和輸入低電平Uih2.0V，Uil0.8V二CMOSCMOS電路是電壓掌握器件，輸入電阻極大，對(duì)于干擾信號(hào)非常敏感，因此不用的輸入端不應(yīng)開(kāi)路，接到地或者電源上。CMOS電路的優(yōu)點(diǎn)是噪聲容限較寬，靜態(tài)功耗很小。1.輸出高電平Uoh和輸出低電平UolUohVCC，UolGND2.輸入高電平Uoh和輸入低電平UolUi

2、h0.7VCC,Uil0.2VCC（VCC為電源電壓，GND為地）從上面可以看出:在同樣5V電源電壓狀況下，COMS電路可以直接驅(qū)動(dòng)TTL，由于CMOS的輸出高電平大于2.0V,輸出低電平小于0.8V；而TTL電路則不能直接驅(qū)動(dòng)CMOS電路，TTL的輸出高電平為大于2.4V，假如落在2.4V3.5V之間，則CMOS電路就不能檢測(cè)到高電平，低電平小于0.4V滿意要求，所以在TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)需要加上拉電阻。假如消失不同電壓電源的狀況，也可以通過(guò)上面的方法進(jìn)行推斷。假如電路中消失3.3V的COMS電路去驅(qū)動(dòng)5VCMOS電路的狀況，如3.3V單片機(jī)去驅(qū)動(dòng)74HC,這種狀況有以下幾種方法解決

3、，最簡(jiǎn)潔的就是直接將74HC換成74HCT（74系列的輸入輸出在下面有介紹）的芯片，由于3.3VCMOS可以直接驅(qū)動(dòng)5V的TTL電路；或者加電壓轉(zhuǎn)換芯片；還有就是把單片機(jī)的I/O口設(shè)為開(kāi)漏，然后加上拉電阻到5V，這種狀況下得依據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整電阻的大小，以保證信號(hào)的上升沿時(shí)間。TTL和CMOS電平1、TTL電平(什么是TTL電平)：輸出高電平2.4V,輸出低電平0.4V。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平=2.0V，輸入低電平=0.8V，噪聲容限是0.4V。2、CMOS電平：1規(guī)律電平電壓接近于電源電壓，0規(guī)律電平接近于0V。而且具有很寬

4、的噪聲容限。3、電平轉(zhuǎn)換電路：由于TTL和COMS的凹凸電平的值不一樣（ttl5vcmos3.3v），所以相互連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓，沒(méi)有什么高深的東西。4、OC門(mén)，即集電極開(kāi)路門(mén)電路，OD門(mén)，即漏極開(kāi)路門(mén)電路，必需外界上拉電阻和電源才能將開(kāi)關(guān)電平作為凹凸電平用。否則它一般只作為開(kāi)關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)動(dòng)門(mén)電路。5、TTL和COMS電路比較：1）TTL電路是電流掌握器件，而CMOS電路是電壓掌握器件。2）TTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)，但是功耗大。COMS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸

5、入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。3）COMS電路的鎖定效應(yīng)：COMS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流始終在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí)，COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很簡(jiǎn)單燒毀芯片。防備措施：1）在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過(guò)不超過(guò)規(guī)定電壓。2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端消失瞬間的高壓。3）在VDD和外電源之間加限流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。4）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí)，開(kāi)關(guān)要按下列挨次：開(kāi)啟時(shí)，先開(kāi)啟COMS路得電源，再開(kāi)啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源；關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載

6、的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。6、COMS電路的使用留意事項(xiàng)：1）COMS電路時(shí)電壓掌握器件，它的輸入總抗很大，對(duì)干擾信號(hào)的捕獲力量很強(qiáng)。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個(gè)恒定的電平。2）輸入端接低內(nèi)阻的信號(hào)源時(shí)，要在輸入端和信號(hào)源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。3）當(dāng)接長(zhǎng)信號(hào)傳輸線時(shí)，在COMS電路端接匹配電阻。4）當(dāng)輸入端接大電容時(shí)，應(yīng)當(dāng)在輸入端和電容間接愛(ài)護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。5）COMS的輸入電流超過(guò)1mA，就有可能燒壞COMS。7、TTL門(mén)電路中輸入端負(fù)載特性（輸入端帶電阻特別狀況的處理）：1）懸空時(shí)

7、相當(dāng)于輸入端接高電平。由于這時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。2）在門(mén)電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。由于由TTL門(mén)電路的輸入端負(fù)載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時(shí)，它輸入來(lái)的低電平信號(hào)才能被門(mén)電路識(shí)別出來(lái)，串聯(lián)電阻再大的話輸入端就始終呈現(xiàn)高電平。這個(gè)肯定要留意。COMS門(mén)電路就不用考慮這些了。8、TTL電路有集電極開(kāi)路OC門(mén)，MOS管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開(kāi)路的OD門(mén)，它的輸出就叫做開(kāi)漏輸出。OC門(mén)在截止時(shí)有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢？那是由于當(dāng)三極管截止的時(shí)候，它的基極電流約等于0，但是并不是真正的為0，經(jīng)過(guò)三

8、極管的集電極的電流也就不是真正的0，而是約0。而這個(gè)就是漏電流。開(kāi)漏輸出：OC門(mén)的輸出就是開(kāi)漏輸出；OD門(mén)的輸出也是開(kāi)漏輸出。它可以汲取很大的電流，但是不能向外輸出的電流。所以，為了能輸入和輸出電流，它使用的時(shí)候要跟電源和上拉電阻一齊用。OD門(mén)一般作為輸出緩沖/驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿意汲取大負(fù)載電流的需要。9、什么叫做圖騰柱，它與開(kāi)漏電路有什么區(qū)分？TTL集成電路中，輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出，沒(méi)有的叫做OC門(mén)。由于TTL就是一個(gè)三級(jí)關(guān)，圖騰柱也就是兩個(gè)三級(jí)管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出，高電平400UA，低電平8MACMOS器件不用的輸入端必需連到高電平或低電平,

9、這是由于CMOS是高輸入阻抗器件,抱負(fù)狀態(tài)是沒(méi)有輸入電流的.假如不用的輸入引腳懸空,很簡(jiǎn)單感應(yīng)到干擾信號(hào),影響芯片的規(guī)律運(yùn)行,甚至靜電積累永久性的擊穿這個(gè)輸入端,造成芯片失效.另外,只有4000系列的CMOS器件可以工作在15伏電源下,74HC,74HCT等都只能工作在5伏電源下,現(xiàn)在已經(jīng)有工作在3伏和2.5伏電源下的CMOS規(guī)律電路芯片了.CMOS電平和TTL電平:CMOS規(guī)律電平范圍比較大，范圍在315V，比如4000系列當(dāng)5V供電時(shí)，輸出在4.6以上為高電平，輸出在0.05V以下為低電平。輸入在3.5V以上為高電平，輸入在1.5V以下為低電平。而對(duì)于TTL芯片，供電范圍在05V，常見(jiàn)都是

10、5V，如74系列5V供電，輸出在2.7V以上為高電平，輸出在0.5V以下為低電平，輸入在2V以上為高電平，在0.8V以下為低電平。因此，CMOS電路與TTL電路就有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，使兩者電平域值能匹配。有關(guān)規(guī)律電平的一些概念：要了解規(guī)律電平的內(nèi)容，首先要知道以下幾個(gè)概念的含義：1：輸入高電平（Vih）：保證規(guī)律門(mén)的輸入為高電平常所允許的最小輸入高電平，當(dāng)輸入電平高于Vih時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為高電平。2：輸入低電平（Vil）：保證規(guī)律門(mén)的輸入為低電平常所允許的最大輸入低電平，當(dāng)輸入電平低于Vil時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為低電平。3：輸出高電平（Voh）：保證規(guī)律門(mén)的輸出為高電平常的輸出電平的最小值

11、，規(guī)律門(mén)的輸出為高電平常的電平值都必需大于此Voh。4：輸出低電平（Vol）：保證規(guī)律門(mén)的輸出為低電平常的輸出電平的最大值，規(guī)律門(mén)的輸出為低電平常的電平值都必需小于此Vol。5：閥值電平(Vt)：數(shù)字電路芯片都存在一個(gè)閾值電平，就是電路剛剛牽強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平。它是一個(gè)界于Vil、Vih之間的電壓值，對(duì)于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩(wěn)定的輸出，則必需要求輸入高電平Vih，輸入低電平Vil，而假如輸入電平在閾值上下，也就是VilVih這個(gè)區(qū)域，電路的輸出會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于一般的規(guī)律電平，以上參數(shù)的關(guān)系如下：VohVihVtVilVol6：Ioh：規(guī)律門(mén)輸出

12、為高電平常的負(fù)載電流（為拉電流）。7：Iol：規(guī)律門(mén)輸出為低電平常的負(fù)載電流（為灌電流）。8：Iih：規(guī)律門(mén)輸入為高電平常的電流（為灌電流）。9：Iil：規(guī)律門(mén)輸入為低電平常的電流（為拉電流）。門(mén)電路輸出極在集成單元內(nèi)不接負(fù)載電阻而直接引出作為輸出端，這種形式的門(mén)稱為開(kāi)路門(mén)。開(kāi)路的TTL、CMOS、ECL門(mén)分別稱為集電極開(kāi)路（OC）、漏極開(kāi)路（OD）、放射極開(kāi)路（OE），使用時(shí)應(yīng)審查是否接上拉電阻（OC、OD門(mén)）或下拉電阻（OE門(mén)），以及電阻阻值是否合適。對(duì)于集電極開(kāi)路（OC）門(mén)，其上拉電阻阻值RL應(yīng)滿意下面條件：（1）：RL（VCCVoh）/（n*Iohm*Iih）（2）：RL（VCCVol）/（Iolm*Iil）其中n：線與的開(kāi)路門(mén)數(shù)；m：被驅(qū)動(dòng)的輸入端數(shù)。10：常用的規(guī)律電平·規(guī)律電平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。·其中TTL和CMOS的規(guī)律電平按典型電壓可分為四類：5V系列（5VTTL和5VCMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。