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前言：在電路設計中，深入理解TTL 與 CMOS 電路的異同將會幫助我們事半功倍。
一、TTL與CMOS硬件基礎
1.TTL
TTL集成電路的主要型式為晶體管-晶體管邏輯門(Transistor-Transistor Logic gate)，TTL采用5V電源。
（1）輸出高電平Uoh和輸出低電平Uol
Uoh≥2.4V, Uol≤0.4V
在室溫下，一般輸出高電平為3.5V
（2）輸入高電平Uih和輸入低電平Uil
Uih≥2.0V, Uol≤0.8V
（3）噪聲容限0.4V
噪聲容限計算：噪聲容限=min{高電平噪聲容限，低電平噪聲容限}
高電平噪聲容限=最小輸出高電平電壓-最小輸入高電平電壓
低電平噪聲容限=最大輸入低電平電壓-最大輸出低電平電壓
TTL邏輯門電路
2.CMOS
CMOS電路是電壓控制器件，輸入電阻極大，對於干擾信號十分敏感，因此不用的輸入端不應開路，應該接到地或者電源上。CMOS電路的優點是噪聲容限較寬，靜態功耗很小。CMOS采用5~15V電源, 另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在15V電源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5V電源下, 現在已經有工作在 3V和 2.5V電源下的 CMOS 邏輯電路芯片了。
（1）輸出高電平Uoh和輸出低電平Uol
Uoh≈VCC, Uol≈GND
（2）輸入高電平Uih和輸入低電平Uil
Uih≥0.7VCC, Uol≤0.2VCC (VCC為電源電壓，GND為地)
cmos電路
從上面可以看出:
在同樣5V電源電壓情況下，COMS電路可以直接驅動TTL，因為CMOS的輸出高電平VCC=5V大於2.0V,輸出低電平GND=0V小於0.8V;而TTL電路則不能直接驅動CMOS電路，TTL的輸出高電平為大於2.4V，如果落在2.4V～3.5V之間，則CMOS電路就不能檢測到高電平，低電平小於0.4V滿足要求，所以在TTL電路驅動COMS電路時需要加上拉電阻。如果出現不同電壓電源的情況，也可以通過上面的方法進行判斷。
二、TTL和COMS電路比較
1、TTL電路是電流控制器件，而CMOS電路是電壓控制器件。
2、TTL電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。COMS電路的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關，頻率越高，芯片集越熱，這是正常現象。
3、COMS電路的使用注意事項
1) COMS電路時電壓控制器件，它的輸入阻抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個恆定的電平。
2) 輸入端接低內阻的信號源時，要在輸入端和信號源之間要串聯限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內。
3) 當接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻。
4) 當輸入端接大電容時，應該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。
5) COMS的輸入電流超過1mA，就有可能燒壞COMS。
4、TTL門電路中輸入端負載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)：
1)懸空時相當於輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮大的電阻。
2)在門電路輸入端串聯10K電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現的是高電平而不是低電平。因為由TTL門電路的輸入端負載特性可知，只有在輸入端接的串聯電阻小於910歐 時，它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來，串聯電阻再大的話輸入端就一直呈現高電平。這個一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。
三、OC門與OD門
1、OC（Open Collector）門，即集電極開路門電路(Open Collector)，OD(Open Drain)門，即漏極開路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能將開關電平作為高低電平用。
OC：集電極開路（Open Collector）
OD：漏極輸出（Open Drain）
OC門和OD門是相對於兩個器件而言的，OC門是對三極管而言，OD門是對場效應管而言。
OC門電路如下所示，Input信號連接至芯片，當input為高電平時，Q1導通，則Q2的基極電壓為0，Q2截止，output為VCC2；當input為低電平時，Q1截止，Q2的基級電壓為VCC1，Q2導通，output為0。
OC門
OD門
2、TTL電路有集電極開路OC門，MOS管也有和集電極對應的漏極開路的OD門，它的輸出就叫做開漏輸出。OC門在截止時有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢?那是因為當三極管截止的時候，它的基極電流約等於0，但是並不是真正的為0，經過三極管的集電極的電流也就不是真正的 0，而是約0。而這個就是漏電流。
3、開漏輸出：OC門的輸出就是開漏輸出;OD門的輸出也是開漏輸出。它可以吸收很大的電流，但是不能向外輸出的電流。所以，為了能輸入和輸出電流，它使用的時候要跟電源和上拉電阻一齊用。OD門一般作為輸出緩沖/驅動器、電平轉換器以及滿足吸收大負載電流的需要。
4、什么引入OC門?
實際使用中,有時需要兩個或兩個以上與非門的輸出端連接在同一條導線上，將這些與非門上的數據(狀態電平)用同一條導線輸送出去。因此，需要一種新的與非門電路–OC門來實現“線與邏輯”。
四、有關邏輯電平的一些概念
要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含義：
輸入高電平(Vih)：保證邏輯門的輸入為高電平時所允許的最小輸入高電平，當輸入電平高於Vih時，則認為輸入電平為高電平。
輸入低電平(Vil)：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低於Vil時，則認為輸入電平為低電平。
輸出高電平(Voh)：保證邏輯門的輸出為高電平時的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都必須大於此Voh。
輸出低電平(Vol)：保證邏輯門的輸出為低電平時的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小於此Vol。
閥值電平(Vt)：數字電路芯片都存在一個閾值電平，就是電路剛剛勉強能翻轉動作時的電平。它是一個界於Vil、Vih之間的電壓值，對於CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩定的輸 出，則必須要求輸入高電平> Vih，輸入低電平
對於一般的邏輯電平，以上參數的關系如下：Voh > Vih > Vt > Vil > Vol
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