TTL和CMOS的区别详解

TTL和CMOS集成电路的区别详解什么是TTL集成电路和CMOS集成电路？TTL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。CMOS电路是基本单元电路反相器由N沟道和P沟道MOS场效应晶体管对管构成，以推挽形式工作,能实现一定逻辑功能的集成电路。它们都是集成电路的组成部分，共同集成在芯片内，从而达到某种功能。1.TTL是双极晶体管构成，电流控制器件；CMOS是场效应管构成，电压控制器件。2.TTL工作电压，输入输出的高低电平VCC=5.0V时：VOH=2.4V，VOL=0.5V；VIH=2.0V，VIL=0.8V。因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限没什么好处，又会增大系统功耗，还会影响速度,因此有了LVTTL(LowVoltageTTL)，分为3.3V，2.5V已及更低的工作电压。VCC=3.3V时：输出VOH=2.4V，VOL=0.4V；输入VIH=2.0V，VIL=0.8V。VCC=2.5V时：输出VOH=2.0V，VOL=0.2V；输入VIH=1.7V，VIL=0.7V。更低的LVTTL多用在处理器等高速芯片，使用时需要查看芯片手册。CMOS工作电压，输入输出的高低电平VCC=5V时：输出VOH≈5V，VOL=0.4V；输入VIH=0.7VCC=3.5V，VIL=0.2VCC=1.0V。CMOS相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。对应LVTTL，出现了LVCMOS，可以直接相互驱动。VCC=3.3V时：VOH=3.2V，VOL=0.1V；VIH=2.0V，VIL=0.7V。VCC=2.5V时：VOH=2.0V，VOL=0.1V；VIH=1.7V，VIL=0.7V。CMOS使用注意：CMOS结构内部寄生有可控硅结构，当输入或输入管脚高于VCC一定值(比如一些芯片是0.7V)时，电流足够大的话，可能引起闩锁效应，导致芯片的烧毁。TTL和CMOS集成电路电平转换在同样5V电源电压情况下，COMS电路可以直接驱动TTL，因为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，如果落在2.4V～3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小于0.4V满足要求，所以在TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻。如果电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5VCMOS电路的情况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种情况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT（74系列的输入输出在下面有介绍）的芯片，因为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，这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小，以保证信号的上升沿时间。TTL和CMOS集成电路在工作电压同为5V时，CMOS的输出级可以直接作为TLL的输入级，TTL的输出级必须加上拉电阻才能直接作为CMOS的输入级。工作电压不同时，则必须加电平转换电路才能互相驱动。比如可以加一反相器，如下图：3.【TTL电路】TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但功耗大，负载能力强，能够提供25mA左右的驱动电流。【COMS电路】COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns)，但功耗低，负载能力低，能够提供10mA左右的驱动电流。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。这是因为CMOS电路在有信号输入时，门电路内部的NMOS和PMOS管会瞬时同时导通产生瞬时导通功耗。4.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。74系列简介74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片，74系列中分为很多种，而我们平时用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC，74HCT这三种，这三种系列在电平方面的区别如下：74系列输入电平输出电平74LSTTL电平TTL电平74HCCOMS电平COMS电平74HCTTTL电平COMS电平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。