TTL和带缓冲的TTL信号.docx

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TTL和带缓冲的TTL信号

TTL和带缓冲的TTL信号

1,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逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

3，电平转换电路：

因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl5v<＝＝>cmos3.3v），所以互相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。

哈哈

4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。

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电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。

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，电流一直在增大。

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，很容易烧毁芯片。

防御措施：

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端出现瞬间的高压。

3）在VDD和外电源之间加线流电阻，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，开关要按下列顺序：

开启时，先开启COMS电路得电源，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电路的使用注意事项

1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。

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）输入端接低内组的信号源时，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，应该在输入端和电容间接保护电阻。

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（输入端带电阻特殊情况的处理）：

1）悬空时相当于输入端接高电平。

因为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。

因为由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一直呈现高电平。

这个一定要注意。

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？

那是因为当三机管截止的时候，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。

它可以吸收很大的电流，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、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？

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。

因为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8MA

漏极开路是驱动电路的输出三极管的发射极开路，可以通过外接的上啦电阻提高驱动能力。

这种输出用的是一个场效应三极管或金属氧化物管（MOS），这个管子的栅极和输出连接，源极接公共端，漏极悬空（开路）什么也没有接，因此使用时需要接一个适当阻值的电阻到电源，才能使这个管子正常工作，这个电阻就叫上拉电阻。

漏极开路输出，一般情况下都需要外接上拉电阻，以使电路输出呈现三态之高阻态，例如，在有些芯片的引脚就定义为漏极开路输出；还有一些带漏极开路输出的反向器等都需要外接上拉电阻才能正常工作。

漏极开路，ｍｏｓ管的漏极悬空作为输出脚．

而其他的两个极都有接上相应的信号

类似ｏｃ门

TTL与CMOS电路的区别

TTL：

双极型器件，一般电源电压5V，速度快（数ns），功耗大（mA级），负载力大，不用端多数不用处理。

CMOS：

单级器件，一般电源电压15V，速度慢（几百ns），功耗低，省电（uA级），负载力小，不用端必须处理。

CMOS和TTL电平的主要区别在于输入转换电平。

CMOS：

它的转换电平是电源电压的1/2，因为CMOS的输入时互补的，保证了转换电平是电源电压的1/2。

TTL：

由于它的输入多射击晶体管的结构，决定了转换电平是2倍的PN结正向压降，大约为1.4V。

TTL电源只有5V的，而且输入电流的方向是向外的！

CMOS电路应用最广，具有输入阻抗高、扇出能力强、电源电压宽、静态功耗低、抗干扰能力强、温度稳定性好等特点，但多数工作速度低于TTL电路。

如果是TTL驱动CMOS，要考虑电平的接口。

TTL可直接驱动74HCT型的CMOS，其余必须考虑逻辑电平的转换问题。

如果是CMOS驱动TTL，要考虑驱动电流不能太低。

74HC/74HCT型CMOS可直接驱动74/74LS型TTL，除此需要电平转换。

由于CMOS的输入阻抗都比较大，一般比较容易捕捉到干扰脉冲，所以NC的脚尽量要接个上拉电阻，而且CMOS具有电流闩锁效应，容易烧掉IC，所以输入端的电流尽量不要太大，最好加限流电阻。

（一）TTL高电平3.6~5V，低电平0V~2.4V

CMOS电平Vcc可达到12V

CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc，而输出低电平约为

0.1Vcc。

CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。

TTL电路不使用的输入端悬空为高电平

另外，CMOS集成电路电源电压可以在较大范围内变化，因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。

用TTL电平他们就可以兼容

（二）TTL电平是5V，CMOS电平一般是12V。

因为TTL电路电源电压是5V，CMOS电路电源电压一般是12V。

5V的电平不能触发CMOS电路，12V的电平会损坏TTL电路，因此不能互相兼容匹配。

（三）TTL电平标准

输出L：

<0.8V；H：

>2.4V。

输入L：

<1.2V；H：

>2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。

输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。

CMOS电平：

输出L：

<0.1*Vcc；H：

>0.9*Vcc。

输入L：

<0.3*Vcc；H：

>0.7*Vcc.

一般单片机、DSP、FPGA他们之间管教能否直接相连.一般情况下，同电压的是可以的，不过最好是要好好查查技术手册上的VIL,VIH,VOL,VOH的值，看是否能够匹配（VOL要小于VIL，VOH要大于VIH，是指一个连接当中的）。

有些在一般应用中没有问题，但是参数上就是有点不够匹配，在某些情况下可能就不够稳定，或者不同批次的器件就不能运行。

例如：

74LS的器件的输出，接入74HC的器件。

在一般情况下都能好好运行，但是，在参数上却是不匹配的，有些情况下就不能运行。

ttl与coms电平使用起来有什么区别 

1.电平的上限和下限定义不一样，CMOS具有更大的抗噪区域。

同是5伏供电的话，ttl一般是1.7V和3.5V的样子，CMOS一般是

2.2V,2.9V的样子，不准确，仅供参考。

2。

电流驱动能力不一样，ttl一般提供25毫安的驱动能力，而

CMOS一般在10毫安左右。

3。

需要的电流输入大小也不一样，一般ttl需要2.5毫安左右，CMOS

几乎不需要电流输入。

3。

很多器件都是兼容ttl和CMOS的，datasheet会有说明。

如果不考虑

速度和性能，一般器件可以互换。

但是需要注意有时候负载效应可能

引起电路工作不正常，因为有些ttl电路需要下一级的输入阻抗作为

负载才能正常工作。

什么是TTL电平和CMOS电平

2006-12-2709:

36

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   

它的噪声容限是0.4V.

CMOS电平：

  1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

电平转换电路：

因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v《＝＝》cmos 3。

3v），所以互相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。

OC门，即集电极开路门电路，它必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。

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。

TTL和COMS电路比较：

1、TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。

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，电流一直在增大。

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，很容易烧毁芯片。

防御措施：

（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端出现瞬间的高压。

  （3）、在VDD和外电源之间加线流电阻，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，开关要按下列顺序：

开启时，先开启COMS电路得电源，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。

4、COMS电路的使用注意事项

（1）、COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。

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）、输入端接低内组的信号源时，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，应该在输入端和电容间接保护电阻。

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。

5、TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）：

  1、悬空时相当于输入端接高电平。

因为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。

因为由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

端就一直呈现高电平。

这个一定要注意。

COMS门电路就不用考虑这些了。

6、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？

那是因为当三机管截止的时候，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。

它可以吸收很大的电流，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、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

7、什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？

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。

因为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8MA 

TTL电平（L电平：

小于等于0.8V ；H电平：

大于等于2V） 

COMS电平（L电平：

小于等于0.3Vcc ；H电平：

大于等于0.7Vcc） 

CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 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 逻辑电路芯片了. 

CMOS电平和TTL电平:

 CMOS电平电压范围在3～15V，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0～5V，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。

有关逻辑电平的一些概念 ：

要了解逻辑电平的内容，首先要知道以下几个概念的含义：

1：

输入高电平（Vih）：

 保证逻辑门的输入为高电平时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）：

保证逻辑门的输入为低电平时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）：

保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。

4：

输出低电平（Vol）：

保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。

5：

 阀值电平（Vt）：

数字电路芯片都存在一个阈值电平，就是电路刚刚勉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，则必须要求输入高电平> Vih，输入低电平

对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：

Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。

6：

Ioh：

逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。

7：

Iol：

逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。

8：

Iih：

逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。

9：

Iil：

逻辑门输入为低电平时的电流（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）、发射极开路（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应满足下面条件：

（1）：

 RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh＋m*Iih）

（2）：

RL > （VCC－Vol）/（Iol＋m*Iil）

其中n：

线与的开路门数；m：

被驱动的输入端数。

：

常用的逻辑电平

·逻辑电平：

有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。

·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：

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是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出

期:

2006-11-20

    TL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic ），是数字集成电路的一大门类。

它采用双极型工艺制造，具有高速度低功耗和品种多等特点。

 从六十年代开发成功第一代产品以来现有以下几代产品。

    第一代TTL包括SN54/74系列，（其中54系列工作温度为-55℃～+125℃，74系列工作温度为0℃～+75℃） ，低功耗系列简称lttl，高速系列简称HTTL。

    第二代TTL包括肖特基箝位系列（STTL）和低功耗肖特基系列（LSTTL）。

    第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL（ASTTL）和先进的低功耗STTL（ALSTTL）。

由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。

    各类TTL门电路的基本性能：

    电路类型TTL数字集成电路约有400多个品种，大致可以分为以下几类：

    门电路 

    译码器/驱动器 

    触发器 

    计数器 

    移位寄存器 

    单稳、双稳电路和多谐振荡器 

    加法器、乘法器 

    奇偶校验器

    码制转换器 

    线驱动器/线接收器 

    多路开关 

    存储器  

    特性曲线电压传输特性

TTL与非门电压传输特性         LSTTL与非门电压传输特性

    瞬态特性 由于寄生电容和晶体管载流子的存储效应的存在，输入和输出波形如 右。

存在四个时间常数td,tf,ts和tr。

    延迟时间td 

    下降时间tf           

    存储时间ts 

    上升时间tr 

    基本单元“与非门”常用电路形式 

四管单元                 五管单元               六管单元 

    主要封装形式 

    双列直插

    扁平封装

  你知道什么是CMOS-IC吗?

点开看看不就知道了?

CMOS-IC为什么会成为当今微电子领域的一大热点呢?

当然是由于它优良的性能特点决定的喽!

告诉你CMOS电路的使用规则吧!

设计CMOS电路时，应了解JEDEC最低工业标准在使用CMOS电路时,应注意输入/输出信号规则!

什么是CMOS-IC？

    金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。

由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC（ComplementaryMOSIntegratedCircuit）。

CMOS集成电路的性能特点

微功耗—CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。

高噪声容限—CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。

宽工作电压范围—CMOS电路的电源电压一般为1.5~18伏。

高逻辑摆幅—CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电"1"为VDD，逻辑“0”为VSS。

高输入阻抗--CMOS电路的输入阻抗大于108Ω一般可达1010Ω。

高扇出能力--CMOS电路的扇出能力大于50。

低输入电容--CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。

宽工作温度范围—陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为

-550C~1250C；塑封的CMOS电路为–400C~850C。

所有的输入均有删保护电路，良好的抗辐照特性等。

你知道为什么CMOS电路的直流功耗几近于零吗？

JEDEC最低工业标准JEDEC最低标准是电子工业协会（EIA）联合电子器件工程委员会（JEDEC）主持下制定的CMOS集成电路的最大额定范围和静态参数的最低工业标准。

下表即为JEDEC制定的CMOS集成电路的最大额定范围：

电源电压

VDD~VSS

18~-0.5

V（DC）

直流输入电流

IIN

士10

mA（DC）

输入电压

VI

VSS≤VI≤VDD+0.5

V（DC）

器件功耗

PD

200

mw

工作温度范围

T

-55~125（陶封），-40~85（塑封）

0C

存储温度范围

TSTG

-65~150

0C

输入输出信号规则

所有的CMOS电路的输入端不能浮置，最好使用一个上拉或下拉电阻，以保护器件不受损害。

在某些应用场合，输入端要串入电阻，以限制流过保护二极管的电流不大于10mA。

输入脉冲信号的上升和下降时间必须小于15us,否则必须经施密特电路整形后方可输入CMOS开关电路。

避免CMOS电路直接驱动双极型晶体管，否则可能导致CMOS电路的功耗超过规范值。

CMOS缓冲器或大电流驱动器由于其本身的低输出阻抗，必须注意这些电路采用大负载电容（≥500PF）时等效于输出短路的情况。

CMOS电路的输出不能并接成线逻辑状态。

因为导通的PMOS管和导通的NMOS管的低输出阻抗会将电源短路。

主要封装形式

双列直插

扁平封装

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逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

3,电平转换