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TTL和CMOS电平

2017-09-06 20:19分类:电工考证知识 阅读:

 

一.TTL
TTL集成电路的首要型式为晶体管-晶体管逻辑门(transistor-transistorlogicgate),TTL大大都都选用5V电源。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V
2.输入高电峻峭输入低电平
Uih≥2.0V,Uil≤0.8V
二.CMOS
CMOS电路是电压操控器材,输入电阻极大,关于烦扰信号非常活络,因而不必的输入端不该开路,接到地或许电源上。CMOS电路的利益是噪声容限较宽,静态功耗很小。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≈VCC,Uol≈GND
2.输入高电平Uoh和输入低电平Uol
Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC(VCC为电源电压,GND为地)
从上面能够看出:
在相同5V电源电压状况下,COMS电路能够直接驱动TTL,由于CMOS的输出高电平大于2.0V,输出低电平小于0.8V;而TTL电路则不能直接驱动CMOS电路,TTL的输出高电平为大于2.4V,假定落在2.4V~3.5V之间,则CMOS电路就不能查看到高电平,低电平小于0.4V满意恳求,所以在TTL电路驱动COMS电路时需求加上拉电阻。假定出现纷歧样电压电源的状况,也能够通过上面的办法进行差异。
假定电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5VCMOS电路的状况,如3.3V单片机去驱动74HC,这种状况有以下几种办法处理,最简略的即是直接将74HC换成74HCT(74系列的输入输出鄙人面有介绍)的芯片,由于3.3VCMOS能够直接驱动5V的TTL电路;或许加电压改换芯片;还有即是把单片机的I/O口设为开漏,然后加上拉电阻到5V,这种状况下得依据实习状况调整电阻的巨细,以确保信号的上升沿时刻。

TTL和CMOS电平
1、TTL电平(啥是TTL电平):
输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,通常输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电峻峭低电平: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逻辑电平电压挨近于电源电压,0逻辑电平挨近于0V。并且具有很宽的噪声容限。
3、电平改换电路:
由于TTL和COMS的凹凸电平的值纷歧样(ttl5v<==>cmos3.3v),所以彼此联接时需求电平的改换:即是用两个电阻对电平分压,没有啥深邃的东西。
4、OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,有必要外界上拉电阻和电源才干将开关电平作为凹凸电平用。不然它通常只作为开关大电压和大电流负载,所以又名做驱动门电路。
5、TTL和COMS电路比照:
1)TTL电路是电流操控器材,而CMOS电路是电压操控器材。
2)TTL电路的速度快,传输推延时刻短(5-十ns),可是功耗大。COMS电路的速度慢,传输推延时刻长(25-50ns),但功耗低。COMS电路自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,这是正常景象。
3)COMS电路的判定效应:
COMS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非堵截电源,电流一向在增大。这种效应即是判定效应。当发作判定效应时,COMS的内部电流能抵达40mA以上,很简略焚毁芯片。
防护办法:
1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不跨过不跨过规矩电压。
2)芯片的电源输入端加去耦电路,避免VDD端出现顷刻间的高压。
3)在VDD和外电源之间加限流电阻,即便有大的电流也不让它进入。
4)当体系由几个电源别离供电时,开关要按下列次第:翻开时,先翻开COMS路得电源,再翻开输入信号和负载的电源;封闭时,先封闭输入信号和负载的电源,再封闭COMS电路的电源。

6、COMS电路的运用留神机项:
1)COMS电路时电压操控器材,它的输入总抗很大,对烦扰信号的捕捉才干很强。所以,不必的管脚不要悬空,要接上拉电阻或许下拉电阻,给它一个安稳的电平。
2)输入端接低内阻的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的电流绑缚在1mA以内。
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,应当在输入端和电容直接维护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。
5)COMS的输入电流跨过1mA,就有或许烧坏COMS。
7、TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻分外状况的处理):
1)悬空时恰当于输入端接高电平。由于这时能够看作是输入端接一个无量大的电阻。
2)在门电路输入端串联十K电阻后再输入低电平,输入端出出现的是高电平而不是低电平。由于由TTL门电路的输入端负载特性可知,只需在输入端接的串联电阻小于9十欧时,它输入来的低电平信号才干被门电路辨认出来,串联电阻再大的话输入端就一向出现高电平。这个必定要留神。COMS门电路就不必思考这些了。
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,那即是漏电流,为何有漏电流呢?那是由于当三极管截止的时分,它的基极电流约等于0,可是并不是真实的为0,通过三极管的集电极的电流也就不是真实的0,而是约0。而这个即是漏电流
开漏输出:OC门的输出即是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它能够吸收很大的电流,可是不能向外输出的电流。所以,为了能输入和输出电流,它运用的时分要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门通常作为输出缓冲/驱动器、电平改换器以及满意吸收大负载电流的需求。
9、啥叫做图腾柱,它与开漏电路有啥差异?
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。由于TTL即是一个三级关,图腾柱也即是两个三级管推挽相连。所以推挽即是图腾。通常图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA
CMOS器材不必的输入端有必要连到高电平或低电平,这是由于CMOS是高输入阻抗器材,志向状况是没有输入电流的.假定不必的输入引脚悬空,很简略感应到烦扰信号,影响芯片的逻辑作业,乃至静电堆集耐久性的击穿这个输入端,构成芯片失效.
别的,只需4000系列的CMOS器材能够作业在15伏电源下,74HC,74HCT等都只能作业在5伏电源下,现在现已有作业在3伏和2.5伏电源下的CMOS逻辑电路芯片了.
CMOS电峻峭TTL电平:
CMOS逻辑电平计划比照大,计划在3~15V,比方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。
而关于TTL芯片,供电计划在0~5V,多见都是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。因而,CMOS电路与TTL电路就有一个电平改换的疑问,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,首要要知道以下几个概念的意义:
1:输入高电平(Vih):确保逻辑门的输入为高电往常所容许的最小输入高电平,当输入电平高于Vih时,则以为输入电平为高电平。
2:输入低电平(Vil):确保逻辑门的输入为低电往常所容许的最大输入低电平,当输入电平低于Vil时,则以为输入电平为低电平。
3:输出高电平(Voh):确保逻辑门的输出为高电往常的输出电平的最小值,逻辑门的输出为高电往常的电平值都有必要大于此Voh。
4:输出低电平(Vol):确保逻辑门的输出为低电往常的输出电平的最大值,逻辑门的输出为低电往常的电平值都有必要小于此Vol。
5:阀值电平(Vt):数字电路芯片都存在一个阈值电平,即是电路刚刚牵强能翻翻滚作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值,关于CMOS电路的阈值电平,底子上是二分之一的电源电压值,但要确保安稳的输出,则有必要恳求输入高电平>Vih,输入低电平<Vil,而假定输入电平在阈值上下,也即是Vil~Vih这个区域,电路的输出会处于不安稳状况。
关于通常的逻辑电平,以上参数的联络如下:
Voh>Vih>Vt>Vil>Vol
6:Ioh:逻辑门输出为高电往常的负载电流(为拉电流)。
7:Iol:逻辑门输出为低电往常的负载电流(为灌电流)。
8:Iih:逻辑门输入为高电往常的电流(为灌电流)。
9:Iil:逻辑门输入为低电往常的电流(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,这种办法的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门别离称为集电极开路(OC)、漏极开路(OD)、发射极开路(OE),运用时应查看是不是接上拉电阻(OC、OD门)或下拉电阻(OE门),以及电阻阻值是不是适宜。关于集电极开路(OC)门,其上拉电阻阻值RL应满意下面条件:
(1):RL<(VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih)
(2):RL>(VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)
其间n:线与的开路门数;m:被驱动的输入端数。
十:常用的逻辑电平
·逻辑电平:有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。
·其间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是串口的接口规范,RS-422/485是差分输入输出,RS-232是单端输入输出。

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