专题：手把手学习硬件基础------15、TTL和CMOS

一、基本概述

TTL工艺就是BJT晶体管为主制作成的集成电路

CMOS工艺就是以MOS管为主制作成的集成电路

Uoh -> 输出高电平，Uol -> 输出低电平

Uih -> 输入高电平，Uil -> 输入低电平

1、TTL电平

TTL集成电路主要由BJT晶体管逻辑门构成，如74LS系列IC,电平规范如下：

输出模式：Uoh ≥ 2.4V，Uol ≤ 0.4V

输入模式：Uih ≥ 2V，Uil ≤ 0.2V

2、CMOS电平

CMOS集成电路主要由MOS管构成逻辑门构成，如74HC系列IC，电平规范如下：

输出模式：Uoh ≥ VCC，Uol ≈ GND

输入模式：Uih ≥ 0.7VCC，Uil ≤ 0.2VCC

二、数字接口匹配

1、3.3V5V TTL驱动3.3V CMOS

3.3V/5V TTL输出Uoh ≥ 2.4V，Uol ≤ 0.4V

3.3V CMOS管输入Uih ≥ 0.7VCC = 2.31V

输入Uol ≥ 0.2VCC = 0.66V

2.4V ≥ 2.31V 0.4 ≤ 0.66V 可以直接驱动

2、3.3V/5V TTL驱动5V CMOS

3.3V/5V TTL输出Uoh ≥ 2.4V，Uol ≤ 0.4V

5V CMOS管输入Uih ≥ 0.7VCC = 3.5V

输入Uol ≥ 0.2VCC = 1V

2.4V ≤ 3.5V 0.4 ≤ 1V 低电平可以直接驱动，高电平落在2.4V和3.5V之间是不能驱动的，需要转换电平

3、3.3V/5V CMOS驱动3V/5V TTL

3.3V CMOS管输出Uoh = 3.3V Uol = GND

5V CMOS管输出Uoh = 5V Uol = GND

3.3V/5V TTL输入Uih ≥ 2V，Uil ≤ 0.8V

可以直接驱动

4、3.3V CMOS驱动5V CMOS

3.3V CMOS管输出Uoh = 3.3V Uol = GND

5V CMOS Uil ≥ 0.7VCC=3.5V，Uil≤0.2VCC=1V

高电平输出3.3V，CMOS电路不能检测高电平，需要电平转换

三、74系列IC

1、74LS164-TTL工艺

2、74HC164--CMOS工艺

3、74HCT164 ---TTL转CMOS工艺

四、电平转换--简易

1、5V的TTL驱动5V的CMOS，可以通过简单的上拉电阻实现电平匹配

2、3.3V的TTL驱动5V的CMOS，考虑可能存在的电压钳位，比如单片机的GPIO口，不适合上拉电阻

3、简易电路

a、电阻分压

如下图：2.8V的GPRS模块对接3.3V的单片机

3.3V到2.8V加电阻1K和5.6K分压后得到2.8V，起到分压限制电流

b、二极管

TXD为高电平时，二极管截止，RXD引脚经上拉为高电平

TXD为低电平，二极管导通，RXD引脚为低电平

UART1_TXD高电平，二极管导通，RXDI为高电平

UART1_TXD为低电平，二极管截止，RXDI被下拉为低电平

4、复杂电平转换

a、3.3V to 5V

R1与Q1组成OC门，配合R2上拉至5V，实现电平转换，Tx输出0V，Q1导通，Rx端为0.3V左右，Tx输出3.3V，Q1截止，Rx端为5V，完成电平转换功能

b、5V to 3.3V

R3与Q2组成OC门，配合R5上拉至3.3V，实现电平转换，Tx输出0V，Q2导通，Rx端为0.3V左右，Tx输出3.3V，Q1截止，Rx端为3.3V，完成电平转换功能

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