1、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
2、 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=2.0V， VIL=2.4V， VOL=2.0V， VIL=2.0V， VOL=1.7V， VIL=0.7VCC=3.5V， VIL=3.2V， VOL=2.0V， VIL=2.0V， VOL=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
3、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 3.5
4、V 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 5V CMOS 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 3.3V CMOS
5、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
6、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
7、 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 4
8、0mA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
9、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74LS TTL 电 平 TTL 电 平74HC COMS 电 平 COMS 电 平74HCT TTL
10、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。
