比较TTL集成电路与CMOS集成电路
比较TTL集成电路与CMOS集成电路
- 元件构成
- 高低电平范围
- 集成度比较:
- 逻辑门电路比较
元件构成
TTL集成电路使用(transistor)晶体管,也就是PN结。功耗较大,驱动能力强,一般工作电压+5V。如下图,与非门:Y=(A+B)’
CMOS集成电路使用MOS管,功耗小,工作电压范围很大,一般速度也低,但是技术在改进。与非门:Y=(A+B) ’
高低电平范围
TTL属于双极型数字集成电路,其输入端与输出端均为三极管,因此它的阀值电压是<0.2V为输出低电平;>3.4V为输出高电平。
而CMOS电平就不同了,他的阀值电压比TTL电平大很多。而串口的传输电压都是以COMS电压传输的。
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:
逻辑1电平电压接近于电源电压,逻辑0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,TTL电路中OC门,即集电极C开路门电路,对应CMOS电路中OD门,即漏极D开路门电路,必须外界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。
逻辑表达式为:Y=(AB)’(CD)’=(AB+CD)’
集成度比较:
1)TTL电路是电流控制器件,而coms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,芯片集成度越高越发热。由于CMOS集成度高于TTL,这也是为何近年来CMOS的市场占有率远高于TTL。
逻辑门电路比较
对于TTL门电路,输入端接地,悬空或接高阻(>10k)都相当于高电平;
Y=(0+1)’=0
而CMOS门电路,输入接地相当于低电平,接电阻不影响输入,但不可悬空。
Y=(0+0)’=1
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