《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TTL電平和CMOS電平總結(jié)
摘要: TTL電平和CMOS電平總結(jié)。
關(guān)鍵詞: MOS|IGBT|元器件 TTL CMOS 電平 電路
Abstract:
Key words :

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
它的噪聲容限是0.4V.

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。
電平轉(zhuǎn)換電路:因?yàn)門(mén)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(méi)有什么高深的東西。哈哈哈

OC門(mén),即集電極開(kāi)路門(mén)電路,它必須外界上拉電阻和電源才能將開(kāi)關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開(kāi)關(guān)大電壓和
大電流負(fù)載,所以 又叫做驅(qū)動(dòng)門(mén)電路。

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(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(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(guò)不超過(guò)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(jìn)去。
(4)、當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí),開(kāi)關(guān)要按下列順序:開(kāi)啟時(shí),先開(kāi)啟COMS電路得電源,再開(kāi)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。

4、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)組的信號(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(guò)1mA,就有可能燒壞COMS。

5、TTL門(mén)電路中輸入端負(fù)載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理):

1、懸空時(shí)相當(dāng)于輸入端接高電平。因?yàn)檫@時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。
2、在門(mén)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?yàn)橛蒚TL門(mén)電路的輸入端負(fù)載
特性可知,只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時(shí),它輸入來(lái)的低電平信號(hào)才能被門(mén)電路識(shí)別出來(lái),串聯(lián)電阻再大的話輸入
端就一直呈現(xiàn)高電平。這個(gè)一定要注意。
COMS門(mén)電路就不用考慮這些了。

6、TTL電路有集電極開(kāi)路OC門(mén),MOS管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開(kāi)路的OD門(mén),它的輸出就叫做開(kāi)漏輸出。

OC門(mén)在截止時(shí)有漏電流輸出,那就是漏電流,為什么有漏電流呢?那是因?yàn)楫?dāng)三機(jī)管截止的時(shí)候,它的基極電流約等于
0,但是并不是真正的為0,經(jīng)過(guò)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(gè)就是漏電流。
開(kāi)漏輸出:OC門(mén)的輸出就是開(kāi)漏輸出;OD門(mén)的輸出也是開(kāi)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(shí)候要跟電源和上拉電阻一齊用。
OD門(mén)一般作為輸出緩沖/驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿足吸收大負(fù)載電流的需要。

7、什么叫做圖騰柱,它與開(kāi)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(méi)有的叫做OC門(mén)。因?yàn)門(mén)TL就是一個(gè)三級(jí) 關(guān),圖騰柱也就是
兩個(gè)三級(jí)管推挽相連。所以推挽就是圖騰。
一般圖騰式輸出,高電平400UA,低電平8MA
TTL電平(L電平:小于等于0.8V ;H電平:大于等于2V)
COMS電平(L電平:小于等于0.3Vcc ;H電平:大于等于0.7Vcc)
CMOS 器件不用的輸入端必須連到高電平或低電平, 這是因?yàn)?CMOS 是高輸入阻抗器件, 理想狀態(tài)是沒(méi)有輸入電流的. 如果不用的輸入引腳懸空, 很容易感應(yīng)到干擾信號(hào), 影響芯片的邏輯運(yùn)行, 甚至靜電積累永久性的擊穿這個(gè)輸入端, 造成芯片失效.
另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在 15伏電源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5伏電源下, 現(xiàn)在已經(jīng)有工作在 3伏和 2.5伏電源下的 CMOS 邏輯電路芯片了.

CMOS電平和TTL電平: CMOS電平電壓范圍在3~15V,比如4000系列當(dāng)5V供電時(shí),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(duì)于TTL芯片,供電范圍在0~5V,常見(jiàn)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(gè)電平轉(zhuǎn)換的問(wèn)題,使兩者電平域值能匹配。

有關(guān)邏輯電平的一些概念:

要了解邏輯電平的內(nèi)容,首先要知道以下幾個(gè)概念的含義:
1:輸入高電平(Vih):保證邏輯門(mén)的輸入為高電平時(shí)所允許的最小輸入高電平,當(dāng)輸入電平高于Vih時(shí),則認(rèn)為輸入電平為高電平。 2:輸入低電平(Vil):保證邏輯門(mén)的輸入為低電平時(shí)所允許的最大輸入低電平,當(dāng)輸入電平低于Vil時(shí),則認(rèn)為輸入電平為低電平。
3:輸出高電平(Voh):保證邏輯門(mén)的輸出為高電平時(shí)的輸出電平的最小值,邏輯門(mén)的輸出為高電平時(shí)的電平值都必須大于此Voh。
4:輸出低電平(Vol):保證邏輯門(mén)的輸出為低電平時(shí)的輸出電平的最大值,邏輯門(mén)的輸出為低電平時(shí)的電平值都必須小于此Vol。
5:閥值電平(Vt):數(shù)字電路芯片都存在一個(gè)閾值電平,就是電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平。它是一個(gè)界于Vil、Vih之間的電壓值,對(duì)于CMOS電路的閾值電平,基本上是二分之一的電源電壓值,但要保證穩(wěn)定的輸出,則必須要求輸入高電平> Vih,輸入低電平
對(duì)于一般的邏輯電平,以上參數(shù)的關(guān)系如下:

Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。
6:Ioh:邏輯門(mén)輸出為高電平時(shí)的負(fù)載電流(為拉電流)。
7:Iol:邏輯門(mén)輸出為低電平時(shí)的負(fù)載電流(為灌電流)。
8:Iih:邏輯門(mén)輸入為高電平時(shí)的電流(為灌電流)。
9:Iil:邏輯門(mén)輸入為低電平時(shí)的電流(為拉電流)。

門(mén)電路輸出極在集成單元內(nèi)不接負(fù)載電阻而直接引出作為輸出端,這種形式的門(mén)稱(chēng)為開(kāi)路門(mén)。開(kāi)路的TTL、CMOS、ECL門(mén)分別稱(chēng)為集電極開(kāi)路(OC)、漏極開(kāi)路(OD)、發(fā)射極開(kāi)路(OE),使用時(shí)應(yīng)審查是否接上拉電阻(OC、OD門(mén))或下拉電阻(OE門(mén)),以及電阻阻值是否合適。對(duì)于集電極開(kāi)路(OC)門(mén),其上拉電阻阻值RL應(yīng)滿足下面條件:
(1): RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih)
(2):RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)
其中n:線與的開(kāi)路門(mén)數(shù);m:被驅(qū)動(dòng)的輸入端數(shù)。

常用的邏輯電平

·邏輯電平:有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。
·其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類(lèi):5V系列(5V TTL和5V CMOS)、3.3V系列,2.5V系列和1.8V系列。
·5V TTL和5V CMOS邏輯電平是通用的邏輯電平。
·3.3V及以下的邏輯電平被稱(chēng)為低電壓邏輯電平,常用的為L(zhǎng)VTTL電平。
·低電壓的邏輯電平還有2.5V和1.8V兩種。
·ECL/PECL和LVDS是差分輸入輸出。
·RS-422/485和RS-232是串口的接口標(biāo)準(zhǔn),RS-422/485是差分輸入輸出,RS-232是單端輸入輸出。

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