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本文格式为Word版,下载可任意编辑TTL和CMOS电平 一TTLTTL集成电路的主要型式为晶体管晶体管规律门(transistor-transistorlogicgate),TTL大部分都采纳5V电源。1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUoh2.4V,Uol0.4V2.输入高电平和输入低电平Uih2.0V,Uil0.8V二CMOSCMOS电路是电压掌握器件,输入电阻极大,对于干扰信号非常敏感,因此不用的输入端不应开路,接到地或者电源上。CMOS电路的优点是噪声容限较宽,静态功耗很小。1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUohVCC,UolGND2.输入高电平Uoh和输入低电平UolUih0.7VCC,Uil0.2VCC(VCC为电源电压,GND为地)从上面可以看出:在同样5V电源电压状况下,COMS电路可以直接驱动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,假如落在2.4V3.5V之间,则CMOS电路就不能检测到高电平,低电平小于0.4V满意要求,所以在TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻。假如消失不同电压电源的状况,也可以通过上面的方法进行推断。假如电路中消失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方法解决,最简洁的就是直接将74HC换成74HCT(74系列的输入输出在下面有介绍)的芯片,由于3.3VCMOS可以直接驱动5V的TTL电路;或者加电压转换芯片;还有就是把单片机的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际状况调整电阻的大小,以保证信号的上升沿时间。TTL和CMOS电平1、TTL电平(什么是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规律电平电压接近于电源电压,0规律电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。3、电平转换电路:由于TTL和COMS的凹凸电平的值不一样(ttl5vcmos3.3v),所以相互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。4、OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必需外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为凹凸电平用。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电路是电流掌握器件,而CMOS电路是电压掌握器件。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,电流始终在增大。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,很简单烧毁芯片。防备措施: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端消失瞬间的高压。3)在VDD和外电源之间加限流电阻,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,开关要按下列挨次:开启时,先开启COMS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电路的使用留意事项:1)COMS电路时电压掌握器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕获力量很强。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,应当在输入端和电容间接爱护电阻。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(输入端带电阻特别状况的处理):1)悬空时相当于输入端接高电平。由于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。由于由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始终呈现高电平。这个肯定要留意。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?那是由于当三极管截止的时候,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。它可以汲取很大的电流,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、电平转换器以及满意汲取大负载电流的需要。9、什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区分?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8MACMOS器件不用的输入端必需连到高电平或低电平,这是由于CMOS是高输入阻抗器件,抱负状态是没有输入电流的.假如不用的输入引脚悬空,很简单感应到干扰信号,影响芯片的规律运行,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规律电路芯片了.CMOS电平和TTL电平:CMOS规律电平范围比较大,范围在315V,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05V,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。有关规律电平的一些概念:要了解规律电平的内容,首先要知道以下几个概念的含义:1:输入高电平(Vih):保证规律门的输入为高电平常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):保证规律门的输入为低电平常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):保证规律门的输出为高电平常的输出电平的最小值,规律门的输出为高电平常的电平值都必需大于此Voh。4:输出低电平(Vol):保证规律门的输出为低电平常的输出电平的最大值,规律门的输出为低电平常的电平值都必需小于此Vol。5:阀值电平(Vt):数字电路芯片都存在一个阈值电平,就是电路刚刚牵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,则必需要求输入高电平Vih,输入低电平Vil,而假如输入电平在阈值上下,也就是VilVih这个区域,电路的输出会处于不稳定状态。对于一般的规律电平,以上参数的关系如下:VohVihVtVilVol6:Ioh:规律门输出为高电平常的负载电流(为拉电流)。7:Iol:规律门输出为低电平常的负载电流(为灌电流)。8:Iih:规律门输入为高电平常的电流(为灌电流)。9:Iil:规律门输入为低电平常的电流(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)、放射极开路(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应满意下面条件:(1):RL(VCCVoh)/(n*Iohm*Iih)(2):RL(VCCVol)/(Iolm*Iil)其中n:线与的开路门数;m:被驱动的输入端数。10:常用的规律电平规律电平:有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。其中TTL和CMOS的规律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规律电平是通用的规律电平。3.3V及以下的规律电平被称为低电压规律电平,常用的为LVTTL电平。低电压的规律电平还有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。第 1 页 共 1 页
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