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什么是TTL电平和CMOS电平


电平, 什么是 TTL 电平和 CMOS 电平,以及它们的区别
(本随笔系本人转载,出处……忘了。) 什么是 ttl 电平 TTL 电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V 等价于逻辑"1",0 V 等价于逻辑"0",这被称做 TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器 控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的, 首先计算机处理器 控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低,另外 TTL 电平信号直 接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路; 再者, 计算机处理器控 制的设备内部的数据传输是在高速下进行的,而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。TTL 型通信大多数情况下,是采用并行数据传输方式,而并行数据传输对于超过 10 英尺的距离 就不适合了。 这是由于可靠性和成本两面的原因。 因为在并行接口中存在着偏相和不对称的 问题,这些问题对可靠性均有影响;另外对于并行数据传输,电缆以及连接器的费用比起串 行通信方式来也要高一些。 TTL 电路的电平就叫 TTL 电平,CMOS 电路的电平就叫 CMOS 电平 TTL 集成电路的全名是晶体管-晶体管逻辑集成电路 (Transistor-Transistor Logic),主要 有 54/74 系列标准 TTL、高速型 TTL(H-TTL)、低功耗型 TTL(L-TTL)、肖特基型 T TL(S-TTL)、低功耗肖特基型 TTL(LS-TTL)五个系列。标准 TTL 输入高电平最小 2V, 输出高电平最小 2.4V,典型值 3.4V,输入低电平最大 0.8V, 输出低电平最大 0.4V, 典型值 0.2V。S-TTL 输入高电平最小 2V,输出高电平最小Ⅰ类 2.5V,Ⅱ、Ⅲ类 2.7V,典型值 3. 4V,输入低电平最大 0.8V,输出低电平最大 0.5V。LS-TTL 输入高电平最小 2V,输出高 电平最小Ⅰ类 2.5V,Ⅱ、Ⅲ类 2.7V,典型值 3.4V,输入低电平最大Ⅰ类 0.7V,Ⅱ、Ⅲ类 0. 8V,输出低电平最大Ⅰ类 0.4V,Ⅱ、Ⅲ类 0.5V,典型值 0.25V。TTL 电路的电源 VDD 供电只允许在+5V±10%范围内,扇出数为 10 个以下 TTL 门电路; COMS 集成电路是互补对称金属氧化物半导体 (Compiementary symmetry metal ox ide semicoductor)集成电路的英文缩写,电路的许多基本逻辑单元都是用增强型 PMOS 晶体管和增强型 NMOS 管按照互补对称形式连接的,静态功耗很小。COMS 电路的供电电 压 VDD 范围比较广在+5--+15V 均能正常工作,电压波动允许±10,当输出电压高于 V DD-0.5V 时为逻辑 1,输出电压低于 VSS+0.5V(VSS 为数字地)为逻辑 0,扇出数为 10 --20 个 COMS 门电路. TTL 电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V 等价于逻辑"1", 0V 等价于逻辑"0",这被称做 TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理 器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备 内部的数据传输是很理想的, 首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求 不高以及热损耗也较低,另外 TTL 电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路 驱动器以及接收器电路; 再者, 计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的, 而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。TTL 型通信大多数情况下,是采用并行数据传输方

式,而并行数据传输对于超过 10 英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原 因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题,这些问题对可靠性均有影响;另外对于 并行数据传输,电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些。CMOS 电平和 TT L 电平: CMOS 电平电压范围在 3~15V,比如 4000 系列当 5V 供电时,输出在 4.6 以上 为高电平,输出在 0.05V 以下为低电平。输入在 3.5V 以上为高电平,输入在 1.5V 以下 为低电平。而对于 TTL 芯片,供电范围在 0~5V,常见都是 5V,如 74 系列 5V 供电,输 出在 2.7V 以上为高电平,输出在 0.5V 以下为低电平,输入在 2V 以上为高电平,在 0.8 V 以下为低电平。因此,CMOS 电路与 TTL 电路就有一个电平转换的问题,使两者电平域 值能匹配 TTL 电平与 CMOS 电平的区别 (一)TTL 高电平 3.6~5V,低电平 0V~2.4V CMOS 电平 Vcc 可达到 12V CMOS 电路输出高电平约为 0.9Vcc,而输出低电平约为 0.1Vcc。 CMOS 电路不使用的输入端不能悬空,会造成逻辑混乱。 TTL 电路不使用的输入端悬空为高电平 另外, CMOS 集成电路电源电压可以在较大范围内变化, 因而对电源的要求不像 TTL 集成 电路那样严格。 用 TTL 电平他们就可以兼容 (二)TTL 电平是 5V,CMOS 电平一般是 12V。 因为 TTL 电路电源电压是 5V,CMOS 电路电源电压一般是 12V。 5V 的电平不能触发 CMOS 电路,12V 的电平会损坏 TTL 电路,因此不能互相兼容匹配。 (三)TTL 电平标准 输出 L: <0.4V ; H:>2.4V。 输入 L: <0.8V ; H:>2.0V TTL 器件输出低电平要小于 0.4V,高电平要大于 2.4V。输入,低于 0.8V 就认为是 0, 高于 2.0 就认为是 1。 CMOS 电平: 输出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。 输入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.

一般单片机、DSP、FPGA 他们之间管教能否直接相连. 一般情况下,同电压的是可以的, 不过最好是要好好查查技术手册上的 VIL,VIH,VOL,VOH 的值,看是否能够匹配(VOL 要 小于 VIL,VOH 要大于 VIH,是指一个连接当中的)。有些在一般应用中没有问题,但是 参数上就是有点不够匹配, 在某些情况下可能就不够稳定, 或者不同批次的器件就不能运行。

例如:74LS 的器件的输出,接入 74HC 的器件。在一般情况下都能好好运行,但是,在参 数上却是不匹配的,有些情况下就不能运行。

74LS 和 54 系列是 TTL 电路,74HC 是 CMOS 电路。如果它们的序号相同,则逻辑功能 一样, 但电气性能和动态性能略有不同。 TTL 的逻辑高电平为> 如, 2.7V,CMOS 为> 3.6V。如果 CMOS 电路的前一级为 TTL 则隐藏着不可靠隐患,反之则没问题。 1,TTL 电平: 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,一般输出高电平是 3.5V,输出 低电平是 0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V, 噪声容限是 0.4V。 2,CMOS 电平: 1 逻辑电平电压接近于电源电压, 逻辑电平接近于 0V。 0 而且具有很宽的噪声容限。 3,电平转换电路: 因为 TTL 和 COMS 的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以 互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。哈哈 4,OC 门,即集电极开路门电路,OD 门,即漏极开路门电路,必须外界上拉电阻和 电源才能将开关电平作为高低电平用。 否则它一般只作为开关大电压和大电流负载, 所以又 叫做驱动门电路。 5,TTL 和 COMS 电路比较: 1)TTL 电路是电流控制器件,而 coms 电路是电压控制器件。 2)TTL 电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。COMS 电路的速度 慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。COMS 电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率 有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。 3)COMS 电路的锁定效应: COMS 电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直 在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时,COMS 的内部电流能达到 40mA 以 上,很容易烧毁芯片。 防御措施: 1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。 2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止 VDD 端出现瞬间的高压。 3)在 VDD 和外电源之间加线流电阻,即使有大的电流也不让它进去。

4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启 COMS 电路 得电源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭 C OMS 电路的电源。

6,COMS 电路的使用注意事项 1)COMS 电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。 所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。 2)输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输 入的电流限制在 1mA 之内。 3)当接长信号传输线时,在 COMS 电路端接匹配电阻。 4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为 R=V0/1 mA.V0 是外界电容上的电压。 5)COMS 的输入电流超过 1mA,就有可能烧坏 COMS。 7,TTL 门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理): 1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电 阻。 2)在门电路输入端串联 10K 电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不 是低电平。因为由 TTL 门电路的输入端负载特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于 91 0 欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入端就一直呈 现高电平。这个一定要注意。COMS 门电路就不用考虑这些了。 8,TTL 电路有集电极开路 OC 门,MOS 管也有和集电极对应的漏极开路的 OD 门, 它的输出就叫做开漏输出。OC 门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流 呢?那是因为当三机管截止的时候,它的基极电流约等于 0,但是并不是真正的为 0,经过 三极管的集电极的电流也就不是真正的 0,而是约 0。而这个就是漏电流。开漏输出:OC 门的输出就是开漏输出;OD 门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向 外输出的电流。 所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD 门一 般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。 9,什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别? TTL 集成电路中, 输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出, 没有的叫做 OC 门。 因为 TTL 就是一个三级关,图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。

SN 与 TI,LS、HC 与 HCT 的区别

1、 LS 是低功耗肖特基,HC 是高速 COMS。LS 的速度比 HC 略快。HCT 输 入输出与 LS 兼容,但是功耗低;F 是高速肖特基电路;

2、 LS 是 TTL 电平,HC 是 COMS 电平。

3、 LS 输入开路为高电平,HC 输入不允许开路, hc 一般都要求有上下拉电 阻来确定输入端无效时的电平。LS 却没有这个要求

4、 LS 输出下拉强上拉弱,HC 上拉下拉相同。

5、 工作电压不同,LS 只能用 5V,而 HC 一般为 2V 到 6V;

6、 电平不同。 是 TTL 电平, LS 其低电平和高电平分别为 0.8 和 V2.4, CMOS 而 在工作电压为 5V 时分别为 0.3V 和 3.6V,所以 CMOS 可以驱动 TTL,但反过 来是不行的

7、 驱动能力不同, 一般高电平的驱动能力为 5mA, LS 低电平为 20mA; CMOS 而 的高低电平均为 5mA;

8、 CMOS 器件抗静电能力差,易发生栓锁问题,所以 CMOS 的输入脚不能直 接接电源。 ABT ? Advanced BiCMOS Technology ABTE/ETL ? Advanced BiCMOS Technology/Enhanced Transceiver Logic AC/ACT ? Advanced CMOS Logic AHC/AHCT ? Advanced High-Speed CMOS Logic ALB ? Advanced Low-Voltage BiCMOS ALS ? Advanced Low-Power Schottky Logic ALVC ? Advanced Low-Voltage CMOS Technology ALVT ? Advanced Low-Voltage BiCMOS Technology AS ? Advanced Schottky Logic AUC ? Advanced Ultra-Low-Voltage CMOS Logic AUP ? Advanced Ultra-Low-Power CMOS Logic AVC ? Advanced Very Low-Voltage CMOS Logic BCT ? BiCMOS Bus-Interface Technology CB3Q ? 2.5-V/3.3-V Low-Voltage High-Bandwidth Bus-Switch Crossbar Technology Logic CB3T ? 2.5-V/3.3-V Low-Voltage Translator Bus-Switch Crossbar Technology Logic CBT ? Crossbar Technology CBT-C ? 5-V Bus-Switch Crossbar Technology Logic With ?2-V Undershoot

Protection CBTLV ? Low-Voltage Crossbar Technology Logic SN 与 TI,LS、HC 与 HCT 的区别 http://hi.baidu.com/lisuo/blog/item/e13a003b64ff80ef15cecb95.html SN 与 TI,LS、HC 与 HCT 的区别 公司不同+历史原因,实际区别不大 CD 是 harris 的前缀,SN 是 TI 的前 缀。但 TI 也同时出品 CD 前缀的,可能是为了保持连续性。 74HC/LS/HCT/F 系列芯片的区别 1、 LS 是低功耗肖特基,HC 是高速 COMS。LS 的速度比 HC 略快。HCT 输入输出与 LS 兼容,但是功耗低;F 是高速肖特基电路; 2、 LS 是 TTL 电平,HC 是 COMS 电平。 3、 LS 输入开路为高电平,HC 输入不允许开路, hc 一般都要求有上下 拉电阻来确定输入端无效时的电平。LS 却没有这个要求 4、 LS 输出下拉强上拉弱,HC 上拉下拉相同。 5、 工作电压不同,LS 只能用 5V,而 HC 一般为 2V 到 6V;而 HCT 的 工作电压一般为 4.5V~5.5V。 6、电平不同。LS 是 TTL 电平,其低电平和高电平分别为 0.8 和 V2.4, 而 CMOS 在工作电压为 5V 时分别为 0.3V 和 3.6V, 所以 CMOS 可以驱动 TTL, 但反过来是不行的 7、 驱动能力不同,LS 一般高电平的驱动能力为 5mA,低电平为 20mA; 而 CMOS 的高低电平均为 5mA; 8、 CMOS 器件抗静电能力差,易发生栓锁问题,所以 CMOS 的输入脚 不能直接接电源。 74 系列集成电路大致可分为 6 大类: . 74××(标准型); EDA 中国门户网站*X b-_3j7} .74LS××(低功耗肖特基); .74S××(肖特基); EDA 中国门户网站 U P m#W T b2{ f:n .74ALS××(先进低功耗肖特基); .74AS××(先进肖特基); .74F××(高速)。 近年来还出现了高速 CMOS 电路的 74 系列,该系列可分为 3 大类: . HC 为 COMS 工作电平; . HCT 为 TTL 工作电平,可与 74LS 系列互换使用; . HCU 适用于无缓冲级的 CMOS 电路。

这 9 种 74 系列产品,只要后边的标号相同,其逻辑功能和管脚排列就相同。根据不同 的条件和要求可选择不同类型的 74 系列产品,比如电路的供电电压为 3V 就应选择 74HC

系列的产品 系列 电平 AHC AHCT HC HCT ACT F ALS CMOS COMS/TTL COMS COMS/TTL COMS/TTL TTL TTL

典型传输延迟 ns 8.5 8.5 25 25 10 6.5 10

最大驱动电流(-Ioh/Lol)mA -8/8 -8/8 -8/8 -8/8 -24/24 -15/64



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