TTL電平與CMOS電平的區(qū)別

TTL電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價(jià)于邏輯"1"，0V等價(jià)于邏輯"0"，這被稱做TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號(hào)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

TTL電平信號(hào)對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路;再者，計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進(jìn)行的，而TTL接口的操作恰能滿足這個(gè)要求。TTL型通信大多數(shù)情況下，是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于超過10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。因?yàn)樵诓⑿薪涌谥写嬖谥嗪筒粚?duì)稱的問題，這些問題對(duì)可靠性均有影響;另外對(duì)于并行數(shù)據(jù)傳輸，電纜以及連接器的費(fèi)用比起串行通信方式來也要高一些。

什么是TTL電平，什么是CMOS電平，他們的區(qū)別

(一)TTL高電平3.6~5V，低電平0V~2.4V

CMOS電平Vcc可達(dá)到12V

CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc，而輸出低電平約為

0.1Vcc。

CMOS電路不使用的輸入端不能懸空，會(huì)造成邏輯混亂。

TTL電路不使用的輸入端懸空為高電平

另外，CMOS集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化，因而對(duì)電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴(yán)格。

用TTL電平他們就可以兼容

(二)TTL電平是5V，CMOS電平一般是12V。

因?yàn)門TL電路電源電壓是5V，CMOS電路電源電壓一般是12V。

5V的電平不能觸發(fā)CMOS電路，12V的電平會(huì)損壞TTL電路，因此不能互相兼容匹配。

(三)TTL電平標(biāo)準(zhǔn)

輸出 L： <0.8V ; H：>2.4V。

輸入 L： <1.2V ; H：>2.0V

TTL器件輸出低電平要小于0.8V，高電平要大于2.4V。輸入，低于1.2V就認(rèn)為是0，高于2.0就認(rèn)為是1。

CMOS電平：

輸出 L： <0.1*Vcc ; H：>0.9*Vcc。

輸入 L： <0.3*Vcc ; H：>0.7*Vcc.

一般單片機(jī)、DSP、FPGA他們之間管教能否直接相連. 一般情況下，同電壓的是可以的，不過最好是要好好查查技術(shù)手冊(cè)上的VIL,VIH,VOL,VOH的值，看是否能夠匹配(VOL要小于VIL，VOH要大于VIH，是指一個(gè)連接當(dāng)中的)。有些在一般應(yīng)用中沒有問題，但是參數(shù)上就是有點(diǎn)不夠匹配，在某些情況下可能就不夠穩(wěn)定，或者不同批次的器件就不能運(yùn)行。

例如：74LS的器件的輸出，接入74HC的器件。在一般情況下都能好好運(yùn)行，但是，在參數(shù)上卻是不匹配的，有些情況下就不能運(yùn)行。

TTL與COMS電平使用區(qū)別

1、電平的上限和下限定義不一樣，CMOS具有更大的抗噪?yún)^(qū)域。

同是5伏供電的話，ttl一般是1.7V和3.5V的樣子，CMOS一般是

2.2V,2.9V的樣子，不準(zhǔn)確，僅供參考。

2、電流驅(qū)動(dòng)能力不一樣，ttl一般提供25毫安的驅(qū)動(dòng)能力，而

CMOS一般在10毫安左右。

3、需要的電流輸入大小也不一樣，一般ttl需要2.5毫安左右，CMOS

幾乎不需要電流輸入。

4、很多器件都是兼容ttl和CMOS的，datasheet會(huì)有說明。如果不考慮

速度和性能，一般器件可以互換。但是需要注意有時(shí)候負(fù)載效應(yīng)可能

引起電路工作不正常，因?yàn)橛行﹖tl電路需要下一級(jí)的輸入阻抗作為

負(fù)載才能正常工作。

TTL——Transistor-Transistor Logic

HTTL——High-speed TTL

LTTL——Low-power TTL

STTL——Schottky TTL

LSTTL——Low-power Schottky TTL

ASTTL——Advanced Schottky TTL

ALSTTL——Advanced Low-power Schottky TTL

FAST(F)——Fairchild Advanced schottky TTL

CMOS——Complementary metal-oxide-semiconductor

HC/HCT——High-speed CMOS Logic(HCT與TTL電平兼容)

AC/ACT——Advanced CMOS Logic(ACT與TTL電平兼容)(亦稱ACL)

AHC/AHCT——Advanced High-speed CMOS Logic(AHCT與TTL電平兼容)

FCT——FACT擴(kuò)展系列，與TTL電平兼容

FACT——Fairchild Advanced CMOS Technology,其

1，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

它的噪聲容限是0.4V.

2,CMOS電平：

邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。

3，電平轉(zhuǎn)換電路：

因?yàn)門TL和COMS的高低電平的值不一樣(ttl 5vcmos 3.3v)，所以互相連接時(shí)需

要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓，沒有什么高深的東西。

4，OC門，即集電極開路門電路，OD門，即漏極開路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能

將開關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)

動(dòng)門電路。

5，TTL和COMS電路比較：

1)TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。

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入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正常

現(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，電流一直在增大

。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，很容易

燒毀芯片。

防御措施：

1)在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過不超過規(guī)定電壓。

2)芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。

3)在VDD和外電源之間加線流電阻，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)，開關(guān)要按下列順序：開啟時(shí)，先開啟COMS電路得電

源，再開啟輸入信號(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)載的電源，再關(guān)閉COMS

電路的電源。

6，COMS電路的使用注意事項(xiàng)

1)COMS電路時(shí)電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(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)組的信號(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)該在輸入端和電容間接保護(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1mA，就有可能燒壞COMS。

7，TTL門電路中輸入端負(fù)載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)：

1)懸空時(shí)相當(dāng)于輸入端接高電平。因?yàn)檫@時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無窮大的電阻。

2)在門電路輸入端串聯(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。因?yàn)橛蒚TL門電路的輸入端負(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)，

它輸入來的低電平信號(hào)才能被門電路識(shí)別出來，串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電

平。這個(gè)一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。

8，TTL電路有集電極開路OC門，MOS管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開路的OD門，它的輸出就叫

做開漏輸出。

OC門在截止時(shí)有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢?那是因?yàn)楫?dāng)三機(jī)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)過三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。開漏輸出：OC門的輸出就是開漏輸出;OD

門的輸出也是開漏輸出。它可以吸收很大的電流，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門一般作為輸出緩沖/驅(qū)

動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿足吸收大負(fù)載電流的需要。

9，什么叫做圖騰柱，它與開漏電路有什么區(qū)別?

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，沒有的叫做OC門。因?yàn)?/p>

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8MA

1. TTL電路和CMOS電路的邏輯電平

VOH: 邏輯電平 1 的輸出電壓

VOL: 邏輯電平 0 的輸出電壓

VIH : 邏輯電平 1 的輸入電壓

VIH : 邏輯電平 0 的輸入電壓

TTL電路臨界值：

VOHmin = 2.4V VOLmax = 0.4V

VIHmin = 2.0V VILmax = 0.8V

CMOS電路臨界值(電源電壓為+5V)

VOHmin = 4.99V VOLmax = 0.01V

VIHmin = 3.5V VILmax = 1.5V

2. TTL和CMOS的邏輯電平轉(zhuǎn)換

CMOS電平能驅(qū)動(dòng)TTL電平

TTL電平不能驅(qū)動(dòng)CMOS電平，需加上拉電阻。

3. 常用邏輯芯片特點(diǎn)

74LS系列： TTL 輸入: TTL 輸出: TTL

74HC系列： CMOS 輸入: CMOS 輸出: CMOS

74HCT系列： CMOS 輸入: TTL 輸出: CMOS

CD4000系列： CMOS 輸入: CMOS 輸出: CMOS