什么是 TTL 电平
TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的。首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低。另外 TTL 电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者。计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的。而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。TTL 型通信大多数情况下。是采用并行数据传输方式。而并行数据传输对于超过 10 英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题。这些问题对可靠性均有影响;另外对于并行数据传输。电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些。
TTL 电路的电平就叫 TTL 电平。CMOS 电路的电平就叫 CMOS 电平
TTL 集成电路的全名是晶体管 – 晶体管逻辑集成电路(Transistor-Transistor Logic)。主要有 54/74 系列标准 TTL。高速型 TTL(H-TTL)。低功耗型 TTL(L-TTL)。肖特基型 TTL(S-TTL)。低功耗肖特基型 TTL(LS-TTL)五个系列。标准 TTL 输入高电平最小 2V。输出高电平最小 2.4V。典型值 3.4V。输入低电平最大 0.8V。输出低电平最大 0.4V。典型值 0.2V。S-TTL 输入高电平最小 2V。输出高电平最小Ⅰ类 2.5V。Ⅱ。Ⅲ类 2.7V。典型值 3.4V。输入低电平最大 0.8V。输出低电平最大 0.5V。LS-TTL 输入高电平最小 2V。输出高电平最小Ⅰ类 2.5V。Ⅱ。Ⅲ类 2.7V。典型值 3.4V。输入低电平最大Ⅰ类 0.7V。Ⅱ。Ⅲ类 0.8V。输出低电平最大Ⅰ类 0.4V。Ⅱ。Ⅲ类 0.5V。典型值 0.25V。TTL 电路的电源 VDD 供电只允许在+5V±10%范围内。扇出数为 10 个以下 TTL 门电路;
COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体(Compiementary symmetry metal oxide semicoductor)集成电路的英文缩写。电路的许多基本逻辑单元都是用增强型 PMOS 晶体管和增强型 NMOS 管按照互补对称形式连接的。静态功耗很小。COMS 电路的供电电压 VDD 范围比较广在+5–+15V 均能正常工作。电压波动允许±10。当输出电压高于 VDD-0.5V 时为逻辑 1。输出电压低于 VSS+0.5V(VSS 为数字地)为逻辑 0。扇出数为 10–20 个 COMS 门电路 .
TTL 电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定。+5V 等价于逻辑”1″。0V 等价于逻辑”0″。这被称做 TTL(晶体管 – 晶体管逻辑电平)信号系统。这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的。首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低。另外 TTL 电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者。计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的。而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。TTL 型通信大多数情况下。是采用并行数据传输方式。而并行数据传输对于超过 10 英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题。这些问题对可靠性均有影响;另外对于并行数据传输。电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些。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
TTL 电平与 CMOS 电平的区别：
(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。
74LS 和 54 系列是 TTL 电路。74HC 是 CMOS 电路。如果它们的序号相同。则逻辑功能一样。但电气性能和动态性能略有不同。如。TTL 的逻辑高电平为> 2.7V。CMOS 为> 3.6V。如果 CMOS 电路的前一级为 TTL 则隐藏着不可靠隐患。反之则没问题。
1。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。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。
TTL 电路 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。