什么是TTL電平、CMOS電平？兩者的區(qū)別

　　TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的。COMS集成電路的許多基本邏輯單元都是用增強型PMOS晶體管和增強型NMOS管按照互補對稱形式連接的，下面來說一下兩者的區(qū)別。

　　什么是TTL電平

　　TTL電平信號被利用的最多是因為通常數(shù)據(jù)表示采用二進制規(guī)定，+5V等價于邏輯"1"，0V等價于邏輯"0"，這被稱做TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設備內(nèi)部各部分之間通信的標準技術。

　　TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅(qū)動器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這個要求。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。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響;另外對于并行數(shù)據(jù)傳輸，電纜以及連接器的費用比起串行通信方式來也要高一些。

　　TTL電路的電平就叫TTL 電平，CMOS電路的電平就叫CMOS電平

　　TTL集成電路的全名是晶體管-晶體管邏輯集成電路(Transistor-Transistor Logic),主要有54/74系列標準TTL、高速型TTL(H-TTL)、低功耗型TTL(L-TTL)、肖特基型TTL(S-TTL)、低功耗肖特基型TTL(LS-TTL)五個系列。標準TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最小2.4V,典型值3.4V,輸入低電平最大0.8V，輸出低電平最大0.4V，典型值0.2V。S-TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最?、耦?.5V，Ⅱ、Ⅲ類2.7V,典型值3.4V,輸入低電平最大0.8V，輸出低電平最大0.5V。LS-TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最?、耦?.5V，Ⅱ、Ⅲ類2.7V,典型值3.4V,輸入低電平最大Ⅰ類0.7V，Ⅱ、Ⅲ類0.8V，輸出低電平最大Ⅰ類0.4V，Ⅱ、Ⅲ類0.5V，典型值0.25V。TTL電路的電源VDD供電只允許在+5V±10%范圍內(nèi)，扇出數(shù)為10個以下TTL門電路;

　　COMS集成電路是互補對稱金屬氧化物半導體(Compiementary symmetry metal oxide semicoductor)集成電路的英文縮寫，電路的許多基本邏輯單元都是用增強型PMOS晶體管和增強型NMOS管按照互補對稱形式連接的，靜態(tài)功耗很小。COMS電路的供電電壓VDD范圍比較廣在+5--+15V均能正常工作，電壓波動允許±10，當輸出電壓高于VDD-0.5V時為邏輯1，輸出電壓低于VSS+0.5V(VSS為數(shù)字地)為邏輯0，扇出數(shù)為10--20個COMS門電路.

　　TTL電平信號被利用的最多是因為通常數(shù)據(jù)表示采用二進制規(guī)定，+5V等價于邏輯"1"，0V等價于邏輯"0"，這被稱做TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設備內(nèi)部各部分之間通信的標準技術。TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅(qū)動器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這個要求。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。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響;另外對于并行數(shù)據(jù)傳輸，電纜以及連接器的費用比起串行通信方式來也要高一些。CMOS電平和TTL電平: CMOS電平電壓范圍在3～15V，比如4000系列當5V供電時，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。而對于TTL芯片，供電范圍在0～5V，常見都是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電路就有一個電平轉(zhuǎn)換的問題，使兩者電平域值能匹配

　　TTL電平與CMOS電平的區(qū)別：

　　(一)TTL高電平3.6~5V，低電平0V~2.4V

　　CMOS電平Vcc可達到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，因而對電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴格。

　　用TTL電平他們就可以兼容

　　(二)TTL電平是5V，CMOS電平一般是12V。

　　因為TTL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的電平會損壞TTL電路，因此不能互相兼容匹配。

　　(三)TTL電平標準

　　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就認為是0，高于2.0就認為是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、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手冊上的VIL,VIH,VOL,VOH的值，看是否能夠匹配(VOL要小于VIL，VOH要大于VIH，是指一個連接當中的)。有些在一般應用中沒有問題，但是參數(shù)上就是有點不夠匹配，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行，但是，在參數(shù)上卻是不匹配的，有些情況下就不能運行。

　　74LS和54系列是TTL電路，74HC是CMOS電路。如果它們的序號相同，則邏輯功能一樣，但電氣性能和動態(tài)性能略有不同。如，TTL的邏輯高電平為> 2.7V,CMOS為> 3.6V。如果CMOS電路的前一級為TTL則隱藏著不可靠隱患，反之則沒問題。

　　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，噪聲容限是0.4V。

　　2，CMOS電平：

　　1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：

　　因為TTL和COMS的高低電平的值不一樣(ttl 5v<==>cmos 3.3v)，所以互相連接時需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個電阻對電平分壓，沒有什么高深的東西。哈哈

　　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電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關大電壓和大電流負載，所以又叫做驅(qū)動門電路。

　　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，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。COMS電路的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。

　　3)COMS電路的鎖定效應：

　　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。這種效應就是鎖定效應。當產(chǎn)生鎖定效應時，COMS的內(nèi)部電流能達到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去。

　　4)當系統(tǒng)由幾個電源分別供電時，開關要按下列順序：開啟時，先開啟COMS電路得電源，再開啟輸入信號和負載的電源;關閉時，先關閉輸入信號和負載的電源，再關閉COMS電路的電源。

　　6，COMS電路的使用注意事項

　　1)COMS電路時電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個恒定的電平。

　　2)輸入端接低內(nèi)組的信號源時，要在輸入端和信號源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。

　　3)當接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻。

　　4)當輸入端接大電容時，應該在輸入端和電容間接保護電阻。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門電路中輸入端負載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)：

　　1)懸空時相當于輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮大的電阻。

　　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。因為由TTL門電路的輸入端負載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時，它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來，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管也有和集電極對應的漏極開路的OD門，它的輸出就叫做開漏輸出。OC門在截止時有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢?那是因為當三機管截止的時候，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)動器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿足吸收大負載電流的需要。

　　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。因為TTL就是一個三級關，圖騰柱也就是兩個三級管推挽相連。所以推挽就是圖騰。