了解TTL、COMS电平

电路基础：详解TTL和CMOS电平
常用74系列芯片特性分类及中文名称资料
以上链接文章学习整理如下：

逻辑电平的概念

输入高电平（Vih）：保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则认为输入电平为高电平。

输入低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。

输出高电平（Voh）：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。

输出低电平（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。

阀值电平(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电平，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输出，则必须要求输入高电平> Vih，输入低电平<vil，而如果输入电平在阈值上下，也就是vil～vih这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。

对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：

Voh > Vih > Vt > Vil > Vol

Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。

Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。

Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。

Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。

TTL电平标准

TTL集成电路的主要型式为晶体管－晶体管逻辑门（transistor-transistor logic gate），TTL大部分都采用5V电源。

输出高电平和低电平 ： UoH≥2.4V,UoL≤0.4V

输入高电平和输入低电平 ：UiH≥2.0V，UiL≤0.8V

我们以74LS138为例来看下TTL芯片输入输出电平标准

CMOS电平标准

CMOS电路是电压控制器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分敏感，因此不用的输入端不应开路，接到地或者电源上。CMOS电路的优点是噪声容限较宽，静态功耗很小。

输出高电平和低电平 : Uoh≈VCC，Uol≈GND

输入高电平和低电平 : Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC （VCC为电源电压，GND为地）

COMS输出逻辑电平电压接近于电源电压和GND
CMOS电平能够驱动TTL电平，但TTL电路则不能直接驱动CMOS电路

我们以74HC138为例来看下CMOS芯片输入输出电平标准

再如74VHC164芯片手册中便直接标注除了输入高电平为0.7VCC，输入低电平为：0.3VCC

TTL和COMS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。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。

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。

74系列芯片

1、 LS是低功耗肖特基，HC是高速COMS。HCT输入输出与LS兼容，但是功耗低；F是高速肖特基电路；
2、 LS是TTL电平，HC是COMS电平。

3、 LS输入开路为高电平，HC输入不允许开路， HC 一般都要求有上下拉电阻来确定输入端无效时的电平。LS 却没有这个要求

4、 LS输出下拉强上拉弱，HC上拉下拉相同。

5、工作电压不同，LS只能用5V，而HC一般为2V到6V；

6、电平不同。LS是TTL电平，其低电平和高电平分别为0.8和V2.4，而CMOS在工作电压为5V时分别为0.3V和3.6V，所以CMOS可以驱动TTL，但反过来是不行的

7、驱动能力不同，LS一般高电平的驱动能力为5mA，低电平为20mA；而CMOS的高低电平均为5mA；

8、 CMOS器件抗静电能力差，易发生栓锁问题，所以CMOS的输入脚不能直接接电源。

常用的逻辑电平

1、逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。

2、其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列（5V TTL和5V CMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。

3、5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。

4、3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。

5、低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。

6、ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。

7、RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。