cmos和ttl TTL和CMOS的比較

2021-10-13 04:52:59 字數 3234 閱讀 8753

一.ttl定義

ttl積體電路的主要形式為電晶體-電晶體邏輯門(transistor-transistorlogic gate),ttl大部分都採用5v電源。

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,雜訊容限是0.4v。

因為2.4v與5v之間還有很大空閒,對改善雜訊容限並沒什麼好處,又會白白增大系統功耗,還會影響速度。所以後來就把一部分「砍」掉了。也就是後面的lvttl。

lvttl又分3.3v、2.5v以及更低電壓的lvttl(lowvoltage ttl)。

3.3v lvttl:vcc:3.3v;voh>=2.4v;vol<=0.4v;vih>=2v;vil<=0.8v。

2.5v lvttl:vcc:2.5v;voh>=2.0v;vol<=0.2v;vih>=1.7v;vil<=0.7v。

更低的lvttl不常用。多用在處理器等高速晶元,使用時檢視晶元手冊就ok了。

二.cmos定義

complementarymetal oxide semiconductor   pmos+nmos,場效電晶體結構。

vcc:5v;voh>=4.45v;vol<=0.5v;vih>=3.5v;vil<=1.5v。

相對ttl有了更大的雜訊容限,輸入阻抗遠大於ttl輸入阻抗。為了與3.3v lvttl直接互相驅動,出現了lvcmos。

3.3vlvcmos:vcc:3.3v;voh>=3.2v;vol<=0.1v;vih>=2.0v;vil<=0.7v。

2.5v lvcmos:vcc:2.5v;voh>=2v;vol<=0.1v;vih>=1.7v;vil<=0.7v。

三、二者的互連

因為ttl和coms的高低電平的值不一樣,所以互相連線時需要電平的轉換:就是用兩個電阻對電平分壓,沒有什麼高深的東西。

在同樣5v電源電壓情況下,coms電路可以直接驅動ttl,因為cmos的輸出高電平大於2.0v,輸出低電平小於0.8v;而ttl電路則不能直接驅動 cmos電路,ttl的輸出高電平為大於2.4v,如果落在2.4v~3.5v之間,則cmos電路就不能檢測到高電平,低電平小於0.4v滿足要求,所以在ttl電路驅動coms電路時需要加上拉電阻。如果出現不同電壓電源的情況,也可以通過上面的方法進行判斷。

而對於lvttl和lvcoms,對比可見3.3v lvcmos可以和3.3v lvttl或者5v ttl直接互連,2.5v lvcmos也可以和2.5v lvttl直接互連。

如果電路**現3.3v coms電路驅動5v cmos電路的情況,如3.3v微控制器去驅動74hc,這種情況有以下幾種方法解決,最簡單的就是直接將74hc換成74hct的晶元。因為3.3v cmos 可以直接驅動5v的ttl電路;或者加電壓轉換晶元;還有就是把微控制器的i/o口設為開漏,然後加上拉電阻到5v,這種情況下得根據實際情況調整電阻的大小,以保證訊號的上公升沿時間。

四.74系列命名規則

74系列可以說是我們平時接觸的最多的晶元,74系列中分為很多種,而我們平時用得最多的應該是以下幾種:74ls,74hc,74hct這三種,這三種系列在電平方面的區別如下:

名稱                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

五、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,傳輸延遲時間短(5-10ns),但是功耗大,過衝大。(為什麼?)coms電路的速度慢,傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。coms電路本身的功耗與輸入訊號的脈衝頻率有關,頻率越高,晶元集越熱,這是正常現象。

六、coms電路的使用注意事項

1)coms電路是電壓控制器件,它的輸入阻抗很大,對干擾訊號的捕捉能力很強。所以,不用的管腳不要懸空,要接上拉電阻或者下拉電阻,給它乙個固定的電平。

2)coms電路的閂鎖效應:

cmos結構內部寄生有可控矽結構,當輸入或輸入管腳高於vcc一定值(比如一些晶元是0.7v)時,電流足夠大的話,內部電流急劇增大,除非切斷電源,電流一直在增大(寄生的三極體處於正偏狀態),引起閂鎖效應,導致晶元的燒毀。當產生鎖定效應時,coms的內部電流能達到40ma以上,很容易燒毀晶元。

防禦措施: a.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定電壓。

b.晶元的電源輸入端加去耦電路,防止vdd端出現瞬間的高壓。

c.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去。

d.當系統由幾個電源分別供電時,開關要按下列順序:開啟時,先開啟coms電路的電源,再開

啟輸入訊號和負載的電源;關閉時,先關閉輸入訊號和負載的電源,再關閉coms電路電源。

3)由於ttl器件內部輸入保護電路中的鉗位二極體電流容量有限,一般為1ma,因此輸入端接低內阻的訊號源時,在輸入端和訊號源之間要串聯限流電阻,使輸入的電流限制在1ma之內。

4)當接長訊號傳輸線時,在coms電路端接匹配電阻。

5)當輸入端接大電容時,應在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為r=v0/1ma.v0是外界電容上的電壓。

6)coms的輸入電流超過1ma,就有可能燒壞coms。(所以上拉一般是10k。)

七、ttl閘電路的輸入負載特性

1)在閘電路輸入端串聯10k電阻後再輸入低電平,輸入端出呈現的是高電平而不是低電平。因為由ttl閘電路的輸入端負載特性可知,只有在輸入端接的串聯電阻小於910歐時,它輸入來的低電平訊號才能被閘電路識別出來,串聯電阻再大的話輸入端就一直呈現高電平。這個一定要注意。coms閘電路就不用考慮這些了。

2)懸空時相當於輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接乙個無窮大的電阻。

3)ttl閘電路的輸入端通過一電阻接地,當該電阻小於1kω時,該輸入端相當於接低電平;當該電阻大於幾kω時,該輸入端相當於接高電平。

八、ttl電路有集電極開路oc門,mos管也有和集電極對應的漏極開路的od門,它的輸出就叫做開漏輸出。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,它使用的時候要跟電源和上拉電阻一齊用。od門一般作為輸出緩衝/驅動器、電平轉換器以及滿足吸收大負載電流的需要。oc門在截止時有漏電流輸出,那就是漏電流,為什麼有漏電流呢?那是因為當三極體截止的時候,它的基極電流約等於0,但是並不是真正的為0,經過三極體的集電極的電流也就不是真正的0,而是約0。而這個就是漏電流。

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1.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,雜訊容限是 0.4v。2.cmos電平 1邏輯電平電壓接近於電源電壓,0邏輯電平接近於0v。而且具有很寬的雜訊容限...

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