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TTL和CMOS電平區(qū)別及注意事項(xiàng)

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一.TTL

  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

二.CMOS

  CMOS電路是電壓控制器件,輸入電阻極大,對(duì)于干擾信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(cè)到高電平,低電平小于0.4V滿足要求,所以在TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)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(dòng)5V CMOS電路的情況,如3.3V單片機(jī)去驅(qū)動(dòng)74HC,這種情況有以下幾種方法解決,最簡(jiǎn)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(dòng)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(hào)的上升沿時(shí)間。

三.74系列簡(jiǎn)介 
  74系列可以說(shuō)是我們平時(shí)接觸的最多的芯片,74系列中分為很多種,而我們平時(shí)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電平區(qū)別

1、TTL電平(什么是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?yàn)門TL和COMS的高低電平的值不一樣(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換:就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓,沒有什么高深的東西。
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(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(dòng)門電路。
5、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(shí)間短(5-10ns),但是功耗大。COMS電路的速度慢,傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān),頻率越高,芯片集越熱,這是正?,F(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(shí),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(gè)電源分別供電時(shí),開關(guān)要按下列順序:開啟時(shí),先開啟COMS路得電 源,再開啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源;關(guān)閉時(shí),先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載的電源,再關(guān)閉COMS電路的電源。

6、COMS電路的使用注意事項(xiàng)

1)COMS電路時(shí)電壓控制器件,它的輸入總抗很大,對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(qiáng)。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(gè)恒定的電平。

2)輸入端接低內(nèi)阻的信號(hào)源時(shí),要在輸入端和信號(hào)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(dāng)接長(zhǎng)信號(hào)傳輸線時(shí),在COMS電路端接匹配電阻。

4)當(dāng)輸入端接大電容時(shí),應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)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。

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