CMOS与TTL（下）

CMOS与TTL（下）：（附清华大学课程视频及PPT课件）

目录：

11.OD门
12.CMOS传输门，双向模拟开关，三态门
13.CMOS电路的正确使用
14.TTL门电路
15.双极型三极管的开关特性
16.TTL反相器的电路结构和工作原理
17.TTL反相器的动态特性
18.TTL电路OC门和三态门
19.其他类型的门电路
20.TTL电路与CMOS电路的接口

11.  OD门

OD门：漏极开路输出门电路。两门电输出端直接相连会导致电源与地直接相连，而门电路的等效电阻较小，容易造成电流过大烧坏器件。而OD门则可以实现两输出线与，或者做电平转换，驱动器；OD门中有外接电阻和外接电源，这样可实现输出高电平可调

12.  CMOS传输门，双向模拟开关，三态门

传输门是一个控制端来控制导通与截止；双向模拟开关是控制端来决定数据的流动方向；三态门是使能端控制输出高电平，低电平，高阻态；三态门常用于总线结构上，同时利用三态门还可以实现双向模拟开关的功能（实现数据的双向传输）

13.  CMOS电路的正确使用

① 输入电路的静电防护：不要使用易产生静电高压的包装；组装，调试时各个设备应该良好接地；不用的输入端不应该悬空，要么接地要么接高电平（TTL门电路不用的输入端可以悬空处理）
② 输入电路的过流保护：由于输入保护电路中的钳位二极管电流容量有限，一般为1mA，首先应保证此二极管导通时的电流不能超过1mA，另外可以在输入端接一个保护电阻，从而起到限流的作用
③ CMOS电路锁定效应防护：在寄生三极管形成的可控硅结构中，两个管的电流放大系数乘积大于1，由于正反馈作用电流被放大，两个管的电流都迅速增加，直至饱和导通，并在电源与地之间形成低电阻通路，有很大的电流流过电路，如果不切断电源或降低电源电压，这种状态会一直保持下去，称这种现象为锁定效应。锁定效应的持续会造成器件的永久损坏

14.  TTL门电路

TTL门电路：双极型三极管，两个PN结，三个电极，三个电极分别称为基极，集电极，发射极，三个极各有特点，基极最薄，发射极掺杂浓度最高，集电极最大。双极型三极管分NPN，PNP两种，常用的是NPN型，输出特性曲线分三个区：饱和区，截止区，放大区，在数字电路中，双极型三极管主要工作在非线性区（截止区和饱和区），在模拟电路中主要工作在线性区（放大区），实现放大功能。

15.  双极型三极管的开关特性

① 用NPN型三极管构成开关电路，只要电路参数设置得当，可以做到输入为低电平时三极管工作在截止区，输出为高电平，输入为高电平时，三极管工作在饱和区，输出为低电平
② 在动态情况下，输入在高低电平之间快速转换时，三极管的工作状态在饱和区和截止区之间快速转换，由于三极管内部电荷的消散于产生需要一定的时间，所以输出一定会滞后于输入

16.  TTL反相器的电路结构和工作原理

TTL反相器的典型电路中，可以划分为三个区：输入级，倒相级，输出级，在分析时，着重分析输入级那个三极管三端的电压值，在输出级，二极管的存在使得两个三极管只能有一个导通，既能降低功耗，又能提高携带负载的能力，故称推拉式输出。注意：NPN型三极管在饱和区时，集电极电压比发射极高出0.1V
下面给出了TTL反相器的电路结构，电压传输特性，静态输入特性，静态高低电平输出特性，输入负载特性

17.  TTL反相器的动态特性

① 传输延迟时间：tPD和tCD,前者是输入发生变化后输出也发生变化所需要的时间，该值越小越好，否则延迟时间过大，不能用于高频电路；后者是输入开始发生变化原输出信号还能保持不变的时间，该值应该大于一个最小值，如果该值偏小甚至为0，输入电平开始变化到变化完成这段跳变无效区内，输出电平在输入开始变化那一刻起就已经发生了跳变，输出早于输出完成跳变，这段输出是无效的，我们要避免这种输出超前输入完成跳变的这一现象，所以后者不能太小，应该大于一个最小值，前者取决于电路中的最长路径，后者取决于电路中的最短路径
② 交流噪声容限：与CMOS反相器一样，交流噪声容限大于直流噪声容限。TTL电路也存在三极管的开馆时间和电容充放电过程，所以输入信号必须要有足够的幅度和作用时间才能引起输出的变化，当输入信号为窄脉冲，脉冲宽度接近传输延迟时间是，为使得输出信号发生跳变，输入信号应该拥有远大于直流输入要求的输入信号变化幅度
③ 动态尖峰电流：动态情况下，特别是输出由低电平转化为高电平时，TTL反相器输出级的两个三极管出现瞬间同时导通的情况，由于三极管导通电阻很小，通过他链接电源与地，就会产生一个很大的电流，称之为动态尖峰电流，这种动态尖峰电流会随着电平变化频率的增加，其单位时间内出现的次数增多，即平均电流也越大，进一步使得电路的动态功耗增加；另外，这种电源与地由内阻直接连接而成产生的电流也行成了系统的内部噪声源，所以在设计的时候应该把这种噪声抑制在允许的限度之内
④ 扇出系数：代表门电路能驱动多少个同样的门电路负载，N=输出高or低电平时电流的下限值比上输入所对应的电流值。一般情况下CMOS门电路的扇出系数远大于TTL门电路的扇出系数，这是由于CMOS门电路的工作电流很小

18.  TTL电路OC门和三态门

OC门：集电极开路输出的门电路，跟OD门一样，可以实现线与结构，符号跟OD门的一样
TTL三态门与CMOS三态门符号一样，实现的功能也一样，可以输出0,1，高阻态三种状态

19.  其他类型的门电路

抗饱和三极管：又称为肖特基钳位二极管，由普通的双极型三极管和肖特基势垒二极管组合而成，它一个最大的优点就是使得三极管导通时避免进入深度饱和状态，传输延迟时间相比三极管大幅度减小，功耗也更低
ECL电路：它是目前各种数字集成电路中工作速度最快的一种。另外，采用射极输出结构，所以输出内阻很低，带负载能力很强；由于电路开关过程中电源电流变化很小，所以电路内部开关噪声很低；可以直接将输出并联实现线或，使用时也更方便灵活（无需OD门或者OC门）。缺点：功耗大，输出电平稳定性差，噪声容限比较低
IIL电路：电路结构简单，功耗低；但抗干扰能力差，开关速度较慢
Bi_CMOS电路：逻辑部分采用CMOS结构，输出级采用双极型三极管。因此它兼有CMOS电路的低功耗和双极性电路低输出内阻的优点

20.  TTL电路与CMOS电路的接口

TTL驱动CMOS，看点平。若TTL输出高电平电压高于CMOS输入高电平电压，无需外加任何元器件；若低于的话，需要接入上拉电阻提高TTL输出高电平的电压
CMOS驱动TTL，看电流。一般CMOS输出电流很小，不满足TTL的输入电流的要求，这时需要把电流放大，故通过电流放大器来实现

附件：
清华大学课程视频：https://www.bilibili.com/video/av12484416/?p=50&t=33
清华大学课程课件：https://pan.baidu.com/s/1FxNNV8n6em2k5DBOf1dv5Q 提取码：q0Io

哈姆雷特，请坚持进步！

CMOS与TTL（下）相关推荐

cmos和ttl_【转】CMOS与TTL电路的区别
一.CMOS与TTL电路的区别 1) CMOS是场效应管构成(单极性电路),TTL为双极晶体管构成(双极性电路) 2)COMS的逻辑电平范围比较大(5-15V),TTL只能在5V下工作 3)CMOS的 ...
CMOS与TTL电路的区别
一.CMOS与TTL电路的区别 1.CMOS是场效应管构成(单极性电路),TTL为双极晶体管构成(双极性电路) 2.COMS的逻辑电平范围比较大(5-15V),TTL只能在5V下工作 3.CMOS的高 ...
CMOS与TTL（上）
CMOS与TTL(上):(附清华大学课程视频及PPT课件) 目录: 1.二极管开关特性"变形金刚" 2.二极管与门和或门的两大缺点 3.PN结电容 4.两种MOS管及各自的开关特性 ...
（44）FPGA面试题CMOS和TTL电路区别
1.1 FPGA面试题CMOS和TTL电路区别 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA面试题CMOS和TTL电路区别: 5)结束语. 1.1.2 本节引 ...
CMOS与TTL电平的区别
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. ...
CMOS与TTL电平标准
TTL电平和CMOS电平总结 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&g ...
（七）《数电》——CMOS与TTL门电路
目录学习目标前情提要其他类型的CMOS门电路一.其他逻辑功能的CMOS门电路互补性与非或非电路设计二.带缓冲极的CMOS门三.漏极开路的门电路(OD门) 特点 RL的计算四.CM ...
TTL电平、CMOS电平、RS232电平的区别
工作中遇到一个关于电平选择的问题,居然给忘记RS232电平的定义了,当时无法反应上来,回来之后查找资料才了解两者之间的区别,视乎两年多的时间,之前非常熟悉的一些常识也开始淡忘,这个可不是一个好的现象. ...
RS232、RS485、TTL电平、CMOS电平
什么是TTL电平.CMOS电平.RS232电平?它们有什么区别呢?一般说来,CMOS电平比TTL电平有着更高的噪声容限. (一).TTL电平标准输出 L: <0.8V : H:>2.4V ...
TTL电平、CMOS电平、RS232通信电平的概念及区别
电平的概念: 什么是电压.电流.电功率?无线电爱好者都十分清楚.而谈及"电平"能说清楚的人却不多.尽管人们经常遇到,书刊中亦多次谈起电路中的高电平.低电平.电平增益.电平衰减,就连 ...

CMOS与TTL（下）

CMOS与TTL（下）：（附清华大学课程视频及PPT课件）

CMOS与TTL（下）相关推荐

最新文章

热门文章