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标题:
什么是TTL电平和CMOS电平
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作者:
yzwj2004
时间:
2010-2-26 06:58
标题:
什么是TTL电平和CMOS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",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。
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TTL电路的电平就叫TTL 电平,CMOS电路的电平就叫CMOS电平。
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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TTL(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。
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COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体(Compiementary symmetry l oxide 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VDD-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.
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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
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TTL电平与CMOS电平的区别:
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(一)TTL高电平3.6~5V,低电平0V~2.4V
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CMOS电平Vcc可达到12V
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CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc,而输出低电平约为0.1Vcc。
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CMOS电路不使用的输入端不能悬空,会造成逻辑混乱。
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TTL电路不使用的输入端悬空为高电平
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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。
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(二)TTL电平是5V,CMOS电平一般是12V。
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因为TTL电路电源电压是5V,CMOS电路电源电压一般是12V。
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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。
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(三)TTL电平标准
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输出 L: <0.4V ; H:>2.4V。
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输入 L: <0.8V ; H:>2.0V
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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。
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CMOS电平标准:
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输出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。
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输入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.
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一般单片机、DSP、FPGA他们之间管脚能否直接相连?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。
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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。
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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。
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1,TTL电平:
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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。
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2,CMOS电平:
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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。
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3,电平转换电路:
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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
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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。
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5,TTL和COMS电路比较:
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1)TTL电路是电流控制器件,而coms电路是电压控制器件。
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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。
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3)COMS电路的锁定效应:
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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。
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防御措施:
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