TTL和CMOS電路解析

TTL電平最常用于有關(guān)電專業(yè)，如：電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)等課程中都有所涉及。在數(shù)字電路中只有兩種電平(高和低)高電平+5V、低電平0V.同樣運(yùn)用比較廣泛的還有CMOS電平、232電平、485電平等。

TTL電路

TTL集成電路的主要型式為晶體管-晶體管邏輯門(transistor-transistor logic gate)，TTL大部分都采用5V電源。

1.輸出高電平Uoh和輸出低電平Uol

Uoh≥2.4V，Uol≤0.4V

2.輸入高電平和輸入低電平

Uih≥2.0V，Uil≤0.8V

CMOS電路

CMOS電路是電壓控制器件，輸入電阻極大，對于干擾信號十分敏感，因此不用的輸入端不應(yīng)開路，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Uol

Uoh≈VCC，Uol≈GND

2.輸入高電平Uoh和輸入低電平Uol

Uih≥0.7VCC，Uil≤0.2VCC(VCC為電源電壓，GND為地)

從上面可以看出：

在同樣5V電源電壓情況下，COMS電路可以直接驅(qū)動TTL，因?yàn)镃MOS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CMOS電路，TTL的輸出高電平為大于2.4V，如果落在2.4V～3.5V之間，則CMOS電路就不能檢測到高電平，低電平小于0.4V滿足要求，所以在TTL電路驅(qū)動COMS電路時需要加上拉電阻。如果出現(xiàn)不同電壓電源的情況，也可以通過上面的方法進(jìn)行判斷。

如果電路中出現(xiàn)3.3V的COMS電路去驅(qū)動5V CMOS電路的情況，如3.3V單片機(jī)去驅(qū)動74HC，這種情況有以下幾種方法解決，最簡單的就是直接將74HC換成74HCT(74系列的輸入輸出在下面有介紹)的芯片，因?yàn)?.3V CMOS可以直接驅(qū)動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)為開漏，然后加上拉電阻到5V，這種情況下得根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電阻的大小，以保證信號的上升沿時間。

74系列簡介

74系列可以說是我們平時接觸的最多的芯片，74系列中分為很多種，而我們平時用得最多的應(yīng)該是以下幾種：74LS，74HC，74HCT這三種，這三種系列在電平方面的區(qū)別如下：

輸入電平輸出電平

74LS TTL電平TTL電平

74HC COMS電平COMS電平

74HCT TTL電平COMS電平

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=2.0V，輸入低電平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。

2、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)動門電路。

3、TTL和COMS電路比較：

1)TTL電路是電流控制器件，而CMOS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(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，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)由幾個電源分別供電時，開關(guān)要按下列順序：開啟時，先開啟COMS路得電源，再開啟輸入信號和負(fù)載的電源;關(guān)閉時，先關(guān)閉輸入信號和負(fù)載的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。