TTL和CMOS电平

参考：

1。https://baike.baidu.com/item/TTL%E7%94%B5%E5%B9%B3/5904345

2。https://baike.baidu.com/item/CMOS%E7%94%B5%E5%B9%B3/10890242

TTL电平

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TTL电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”(采用二进制来表示数据时)。这样的数据通信及电平规定方式，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。

 

中文名

TTL电平

外文名

transistor transistor logic

规    定

二进制

又    称

晶体管-晶体管逻辑电平

应    用

计算机处理器

目录

1. 1 优点
2. 2 标准

1. 3 涉及学科
2. 4 与CMOS管

1. 5 简单理解
2. 6 附

TTL电平优点

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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。

数字电路中，由TTL电子元器件组成电路使用的电平。电平是个电压范围，规定输出高电平>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。

TTL电平标准

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“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电平涉及学科

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“TTL电平”最常用于有关电专业，如：电路、数字电路、微机原理与接口技术、单片机等课程中都有所涉及。在数字电路中只有两种电平（高和低）高电平+5V、低电平0V。同样运用比较广泛的还有CMOS电平、232电平、485电平等。

TTL电平与CMOS管

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1.CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成 　　2.CMOS的逻辑电平范围比较大（3～15V），TTL只能在5V下工作 　　3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差 　　4.CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门） 　　5.CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当

TTL电平简单理解

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TTL电平,TTL的电源工作电压是5V，所以TTL的电平是根据电源电压5V来定的。CMOS电平，CMOS的电源工作电压是3V - 18V，CMOS的电源工作电压范围宽，如果你的CMOS的电源工作电压是12V，那么这个CMOS的输入输出电平电压要适合12V的输入输出要求。即CMOS的电平，要看你用的电源工作电压是多少，3v - 18V，都在CMOS的电源工作电压范围内，具体数值，看你加在CMOS芯片上的电源工作电压是多少。

TTL电平附

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详解TTL和cmos差异

TTL——Transistor-Transistor Logic 　　HTTL——High-speed TTL 　　LTTL——Low-power TTL 　　STTL——Schottky TTL 　　LSTTL——Low-power Schottky TTL 　　ASTTL——Advanced Schottky TTL 　　ALSTTL——Advanced Low-power Schottky TTL 　　FAST(F)——Fairchild Advanced schottky TTL 　　CMOS——Complementary metal-oxide-semiconductor 　　HC/HCT——High-speed CMOS Logic(HCT与TTL电平兼容) 　　AC/ACT——Advanced CMOS Logic(ACT与TTL电平兼容)（亦称ACL） 　　AHC/AHCT——Advanced High-speed CMOS Logic(AHCT与TTL电平兼容) 　　FCT——FACT扩展系列，与TTL电平兼容 　　FACT——Fairchild Advanced CMOS Technology 　　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。 　　4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外接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CMOS电路比较：

1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS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。 　　CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。 　　CMOS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）CMOS电路的锁定效应： 　　CMOS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，CMOS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CMOS电路的电

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CMOS

电路的电源。 　　6、CMOS电路的使用注意事项 　　1）CMOS电路时电压控制器件，它的输入阻抗很大，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CMOS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）CMOS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏CMOS。 　　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，CMOS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就是一个三极管，图腾柱也就是两个三极管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式 　　输出，高电平400UA，低电平8MA。

 

 

 

CMOS电平

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CMOS电平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。

 

中文名

CMOS电平

外文名

Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS

路

电压控制器件

Vcc

2.5V

目录

1. 1 电平简介
2. 2 锁定效应
3. 3 电路比较

CMOS电平电平简介

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CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS

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。

Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。

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3.3V LVTTL，出现了LVCMOS，可以与3.3V的LVTTL直接相互驱动。

3.3V LVCMOS：

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。

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。

CMOS电平锁定效应

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CMOS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CMOS电路的电源，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CMOS 电路的电源。

CMOS电平电路比较

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TTL电路与CMOS电路比较

1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS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。

CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

CMOS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。