tceic.com
学霸学习网 这下你爽了
赞助商链接
当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

TTL电平和CMOS电平区别和比较


电路常识性概念(4)-TTL 与 CMOS 电平 / OC 门 2009-03-17 19:32 一.TTL TTL 集成电路的主要型式为晶体管-晶体管逻辑门 (transistor-transistor logic gate),TTL 大部分都采用 5V 电源。 1.输出高电平 Uoh 和输出低电平 Uol Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V 2.输入高电平和输入低电平 Uih≥2.0V,Uil≤0.8V 二.CMOS CMOS 电路是电压控制器件,输入电阻极大,对于干扰信号十分敏感,因 此不用的输入端不应开路,接到地或者电源上。CMOS 电路的优点是噪声容限较 宽,静态功耗很小。 1.输出高电平 Uoh 和输出低电平 Uol Uoh≈VCC,Uol≈GND 2.输入高电平 Uoh 和输入低电平 Uol Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC (VCC 为电源电压,GND 为地)

从上面可以看出: 在同样 5V 电源电压情况下,COMS 电路可以直接驱动 TTL,因为 CMOS 的输出高电平大于 2.0V,输出低电平小于 0.8V; TTL 电路则不能直接驱动 CMOS 而 电路,TTL 的输出高电平为大于 2.4V,如果落在 2.4V~3.5V 之间,则 CMOS 电路 就不能检测到高电平,低电平小于 0.4V 满足要求,所以在 TTL 电路驱动 COMS 电路时需要加上拉电阻。 如果出现不同电压电源的情况,也可以通过上面的方法 进行判断。 如果电路中出现 3.3V 的 COMS 电路去驱动 5V CMOS 电路的情况, 3.3V 如 单片机去驱动 74HC,这种情况有以下几种方法解决,最简单的就是直接将 74HC 换成 74HCT(74 系列的输入输出在下面有介绍)的芯片,因为 3.3V CMOS 可以 直接驱动 5V 的 TTL 电路;或者加电压转换芯片;还有就是把单片机的 I/O 口设 为开漏,然后加上拉电阻到 5V,这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小, 以保证信号的上升沿时间。

三.74 系列简介 74 系列可以说是我们平时接触的最多的芯片,74 系列中分为很多种,而我 们平时用得最多的应该是以下几种:74LS,74HC,74HCT 这三种,这三种系列在 电平方面的区别如下: 输入电平 74LS 74HC 74HCT TTL 电平 COMS 电平 TTL 电平 输出电平 TTL 电平 COMS 电平 COMS 电平

++++++++++++++++++++++++++++++++++++ TTL 和 CMOS 电平 1、TTL 电平(什么是 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,0 逻辑电平接近于 0V。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。 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 CMOS 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 和外电源之间加限流电阻,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 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 COMS 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) 输入端接低内阻的信号源时, 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=V0/1mA.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 910 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?那是因为当三极管截止的时候,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。一般图腾式输出,高电平 400UA,低电平 8MA

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输 入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易 感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入 端, 造成芯片失效. 另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在 15 伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5 伏电源下, 现在已经有工作在 3 伏和 2.5 伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了. CMOS 电平和 TTL 电平: CMOS 逻辑电平范围比较大,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 0.8V 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。 有关逻辑电平的一些概念 : 要了解逻辑电平的内容,首先要知道以下几个概念的含义: 1: 输入高电平 (Vih) 保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平, : 当输入电平高于 Vih 时,则认为输入电平为高电平。 2: 输入低电平 (Vil) 保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平, : 当输入电平低于 Vil 时,则认为输入电平为低电平。 3:输出高电平(Voh):保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值,逻 辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此 Voh。 4:输出低电平(Vol):保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值,逻 辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此 Vol。 5: 阀值电平(Vt):数字电路芯片都存在一个阈值电平,就是电路刚刚勉强能翻 转动作时的电平。它是一个界于 Vil、Vih 之间的电压值,对于 CMOS 电路的阈值 电平,基本上是二分之一的电源电压值,但要保证稳定的输 出,则必须要求 输入高电平> Vih,输入低电平<Vil,而如果输入电平在阈值上下,也就是 Vil~ Vih 这个区域,电路的输出会处于不稳定状态。 对于一般的逻辑电平,以上参数的关系如下: Voh > Vih > Vt > Vil > Vol 6:Ioh:逻辑门输出为高电平时的负载电流(为拉电流)。 7:Iol:逻辑门输出为低电平时的负载电流(为灌电流)。

8:Iih:逻辑门输入为高电平时的电流(为灌电流)。 9:Iil:逻辑门输入为低电平时的电流(为拉电流)。 门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端, 这种形 式的门称为开路门。开路的 TTL、CMOS、ECL 门分别称为集电极开路(OC)、漏 极开路(OD)、发射极开路(OE),使用时应审查是否接上拉电阻(OC、OD 门) 或下拉电阻(OE 门),以及电阻阻值是否合适。对于集电极开路(OC)门,其 上拉电阻阻值 RL 应满足下面条件: (1):RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih) (2):RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil) 其中 n:线与的开路门数;m:被驱动的输入端数。 10:常用的逻辑电平 逻辑电平:有 TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS 等。 其中 TTL 和 CMOS 的逻辑电平按典型电压可分为四类:5V 系列(5V TTL 和 5V CMOS)、3.3V 系列,2.5V 系列和 1.8V 系列。 5V TTL 和 5V CMOS 逻辑电平是通用的逻辑电平。 3.3V 及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平,常用的为 LVTTL 电平。 低电压的逻辑电平还有 2.5V 和 1.8V 两种。 ECL/PECL 和 LVDS 是差分输入输出。 RS-422/485 和 RS-232 是串口的接口标准, RS-422/485 是差分输入输出, RS-232 是单端输入输出。 ++++++++++++++++++++++++++++

OC 门, 又称集电极开路 (漏极开路) 与非门门电路, Open Collector Open Drain) ( 。 为什么引入 OC 门? 实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导 线上,将这些与非门上的数据(状态电平)用同一条导线输送出去。因此,需要 一种新的与非门电路--OC 门来实现“线与逻辑”。 OC 门主要用于 3 个方面: 1、实现与或非逻辑,用做电平转换,用做驱动器。由于 OC 门电路的输出管的集 电极悬空,使用时需外接一个上拉电阻 Rp 到电源 VCC。OC 门使用上拉电阻以输 出高电平,此外为了加大输出引脚的驱动能力,上拉电阻阻值的选择原则,从降 低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大; 从确保足够的驱动电流考虑应当足 够小。

2、线与逻辑,即两个输出端(包括两个以上)直接互连就可以实现“AND”的逻 辑功能。在总线传输等实际应用中需要多个门的输出端并联连接使用,而一般 TTL 门输出端并不能直接并接使用,否则这些门的输出管之间由于低阻抗形成很

大的短路电流(灌电流),而烧坏器件。在硬件上,可用 OC 门或三态门(ST 门) 来实现。 用 OC 门实现线与,应同时在输出端口应加一个上拉电阻。

3、三态门(ST 门)主要用在应用于多个门输出共享数据总线,为避免多个门输 出同时占用数据总线,这些门的使能信号(EN)中只允许有一个为有效电平(如 高电平),由于三态门的输出是推拉式的低阻输出,且不需接上拉(负载)电阻, 所以开关速度比 OC 门快,常用三态门作为输出缓冲器。 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 什么是 OC、OD?

集电极开路门(集电极开路 OC 或漏极开路 OD) Open-Drain 是漏极开路输出的意思,相当于集电极开路 (Open-Collector)输出,即 TTL 中的集电极开路(OC)输出。一般用于线或、线 与,也有的用于电流驱动。 Open-Drain 是对 MOS 管而言,Open-Collector 是对双极型管而言,在用 法上没啥区别。 开漏形式的电路有以下几个特点:

a. 利用外部电路的驱动能力,减少 IC 内部的驱动。 或驱动比芯片电源 电压高的负载. b.可以将多个开漏输出的 Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在 不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是 I2C,SMBus 等总线判 断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时,下 降延是芯片内的晶体管,是有源驱动,速度较快;上升延是无源的外接电阻,速 度慢。如果要求速度高电阻选择要小,功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功 耗和速度。 c. 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。例如加上上拉电阻就 可以提供 TTL/CMOS 电平输出等。 d. 开漏 Pin 不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。一般来说,开 漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的。 正常的 CMOS 输出级是上、 下两个管子, 把上面的管子去掉就是 OPEN-DRAIN 了。这种输出的主要目的有两个:电平转换和线与。 由于漏级开路, 所以后级电路必须接一上拉电阻,上拉电阻的电源电压就 可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。 线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合, 如果本电 路不想拉低,就输出高电平,因为 OPEN-DRAIN 上面的管子被拿掉,高电平是靠 外接的上拉电阻实现的。(而正常的 CMOS 输出级,如果出现一个输出为高另外 一个为低时,等于电源短路。) OPEN-DRAIN 提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿

的延时。 因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时 延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下 降沿输出。



推荐相关:

各种电平_TTL电平、CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别

各种电平_TTL电平CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别_信息通信_工程科技_专业资料。CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别 TTL 电平CMOS 电平、RS232 电平 ...


TTL电平、CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别

TTL电平CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别_信息通信_工程科技_专业资料。TTL 电平CMOS 电平、RS232 通信电平的概念及区别 电平、 电平、 通信电平的概念...


面试常被问到 TTL电平和CMOS电平的区别

什么是 TTL 电平,什么是 CMOS 电平,他们的区别 (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...


TTL与CMOS高低电平区别比较

TTL与CMOS高低电平区别比较 - TTL 与 CMOS 高低电平区别比较 一. TTL TTL 集成电路的主要型式为晶体管-晶体管逻辑 ...


TTL电平和CMOS电平的区别

TTL电平和CMOS电平的区别_信息与通信_工程科技_专业资料。TTL电平和CMOS电平的区别电平的区别!(转贴) !(转贴 TTL 电平和 CMOS 电平的区别!(转贴) TTL 电平信号...


TTL电平和CMOS电平总结

TTL 电平和 CMOS 电平总结 2016-03-22 1,TTL 电平(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”...


CMOS电路与TTL电路的特点、区别与接口

CMOS 电路与 TTL 电路的特点、区别与接口 2007-08-13 来源: 作者: TTL 门...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...


TTL和CMOS的区别(全面-自己整理)

TTL和CMOS的区别(全面-自己整理) - TTL 和 CMOS 的区别 TTL 和 COMS 电平比较: (一)TTL电平 3.6~5V,低电平 0V~2.4V CMOS 电平 Vcc ...


TTL电平与RS232电平的区别

TTL电平与RS232电平的区别_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。TTL 电平与 ...什么是 TTL 电平、CMOS 电平、RS232电平?它们有什么区别呢?一般说来, CMOS ...


TTL和CMOS区别及应用特点

TTL 和 CMOS 的区别 什么是 TTL 电平,什么是 CMOS 电平,他们的区别 (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...

网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 学霸学习网 www.tceic.com
copyright ©right 2010-2021。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com