TTL和CMOS区别及应用特点.docx

TTL和CMOS区别及应用特点.docx

《TTL和CMOS区别及应用特点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TTL和CMOS区别及应用特点.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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：

<0.8V；H：

>2.4V。

输入L：

<1.2V；H：

>2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。

输入，低于1.2V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。

如，TTL的逻辑高电平为>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。

*****************************************************************************************************************

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

它的噪声容限是0.4V.

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。

电平转换电路：

因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl5v《＝＝》cmos3.3v），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。

OC门，即集电极开路门电路，它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。

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电路的电源，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。

4、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=V0/1mA.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。

5、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。

6、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。

7、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

TTL电平（L电平：

小于等于0.8V；H电平：

大于等于2V）

COMS电平（L电平：

小于等于0.3Vcc；H电平：

大于等于0.7Vcc）

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0.8V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

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。

：

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（5VTTL和5VCMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。

·5VTTL和5VCMOS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。

******************************************************************************************************************

1.CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成

2.COMS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作

3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差

4.CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门）

5.CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。

*******************************************************************************************************************

OC门，又称集电极开路（漏极开路）与非门门电路，OpenCollector（OpenDrain）。

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。

*******************************************************************************************************************

a）什么是Setup和Holdup时间？

建立时间（setuptime）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间（holdtime）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。

b）什么是竞争与冒险现象？

怎样判断？

如何消除？

信号在FPGA器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。

延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。

信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。

由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为"毛刺"。

如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在"冒险"。

用D触发器，格雷码计数器，同步电路等优秀的设计方案可以消除。

c）请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路？

就是把D触发器的输出端加非门接到D端。

d）什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？

将几个OC门结构与非门输出并联，当每个OC门输出为高电平时，总输出才为高，这种连接方式称为线与。

e）什么是同步逻辑和异步逻辑？

整个设计中只有一个全局时钟成为同步逻辑。

多时钟系统逻辑设计成为异步逻辑。

f）请画出微机接口电路中，典型的输入设备与微机接口逻辑示意图（数据接口、控制接口、所存器/缓冲器）。

是不是结构图？

g）你知道那些常用逻辑电平？

TTL与COMS电平可以直接互连吗？

TTL,cmos，不能直连

LVDS:

LVDS（LowVoltageDifferentialSignal）即低电压差分信号，LVDS接口又称RS644总线接口，是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。

ECL：

（EmitterCoupledLogic）即射极耦合逻辑，是带有射随输出结构的典型输入输出接口电路

CML:

CML电平是所有高速数据接口中最简单的一种。

其输入和输出是匹配好的，减少了外围器件，适合于更高频段工作。

谈谈TTL和CMOS电平（转贴）

TTL——Transistor-TransistorLogic

HTTL——High-speedTTL

LTTL——Low-powerTTL

STTL——SchottkyTTL

LSTTL——Low-powerSchottkyTTL

ASTTL——AdvancedSchottkyTTL

ALSTTL——AdvancedLow-powerSchottkyTTL

FAST（F）——FairchildAdvancedschottkyTTL

CMOS——Complementarymetal-oxide-semiconductor

HC/HCT——High-speedCMOSLogic（HCT与TTL电平兼容）

AC/ACT——AdvancedCMOSLogic（ACT与TTL电平兼容）（亦称ACL）

AHC/AHCT——AdvancedHigh-speedCMOSLogic（AHCT与TTL电平兼容）

FCT——FACT扩展系列，与TTL电平兼容

FACT——FairchildAdvancedCMOSTechnology

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，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（ttl5v<＝＝>cmos3.3v），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=V0/1mA.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。

一般图腾式

输出，高电平400UA，低电平8MA

感谢下载!

欢迎您的下载，资料仅供参考