TTL與CMOS的諸多對(duì)比知識(shí)點(diǎn),電源新手不容錯(cuò)過(guò)
發(fā)布時(shí)間:2015-04-13 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】本篇文章對(duì)計(jì)算機(jī)處理器當(dāng)中的TTL電平和CMOS電路的區(qū)別和使用注意,這對(duì)新手來(lái)說(shuō)都是很有幫助的知識(shí),希望大家在閱讀過(guò)本篇文章之后能對(duì)這兩種電平的應(yīng)用有進(jìn)一步的了解。
對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器而言,使用TTL電平有利于設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸,但是針對(duì)長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)TTL就不太合適了。CMOS電平雖然沒(méi)有TTL電平的傳輸效率,但是在功耗方面卻要優(yōu)于前者。在電路當(dāng)中,這兩種電平究竟發(fā)揮著怎樣的作用,區(qū)別又是什么呢?
TTL電平
TTL電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定,+5V等價(jià)于邏輯“1”,0V等價(jià)于邏輯“0”,這被稱(chēng)做TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號(hào)系統(tǒng),這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
TTL電平信號(hào)對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的,首先計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于電源的要求不高以及熱損耗也較低,另外TTL電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路;再者,計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進(jìn)行的,而TTL接口的操作恰能滿(mǎn)足這個(gè)要求。TTL型通信大多數(shù)情況下,是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式,而并行數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于超過(guò)10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。因?yàn)樵诓⑿薪涌谥写嬖谥嗪筒粚?duì)稱(chēng)的問(wèn)題,這些問(wèn)題對(duì)可靠性均有影響。TTL電路不使用的輸入端懸空為高電平。
輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下,一般輸出高電平是3.5V,輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平:輸入高電平>=2.0V,輸入低電平<=0.8V,噪聲容限是0.4V。
什么是CMOS電平
邏輯電平電壓接近于電源電壓,0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc,而輸出低電平約為0.1Vcc。
CMOS電路不使用的輸入端不能懸空,會(huì)造成邏輯混亂。
另外,CMOS集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化,因而對(duì)電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴(yán)格。
電平轉(zhuǎn)換電路: 因?yàn)門(mén)TL和COMS的高低電平的值不一樣(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換:就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓,沒(méi)有什么高深的東西。
TTL和COMS電路比較
TTL電路是電流控制器件,而coms電路是電壓控制器件。
TTL電路的速度快,傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns),但是功耗大。COMS電路的速度慢,傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān),頻率越高,芯片集越熱,這是正?,F(xiàn)象。
COMS電路的鎖定效應(yīng)
COMS電路由于輸入太大的電流,內(nèi)部的電流急劇增大,除非切斷電源,電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí),COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上,很容易燒毀芯片。
防御措施
在輸入端和輸出端加鉗位電路,使輸入和輸出不超過(guò)不超過(guò)規(guī)定電壓;
芯片的電源輸入端加去耦電路,防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓;
在VDD和外電源之間加線流電阻,即使有大的電流也不讓它進(jìn)去;
當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí),開(kāi)關(guān)要按下列順序:開(kāi)啟時(shí),先開(kāi)啟COMS電路得電源,再開(kāi)啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源;關(guān)閉時(shí),先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載的電源,再關(guān)閉COMS電路的電源。
COMS電路的使用注意事項(xiàng)
COMS電路時(shí)電壓控制器件,它的輸入總抗很大,對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(qiáng)。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(gè)恒定的電平。
輸入端接低內(nèi)組的信號(hào)源時(shí),要在輸入端和信號(hào)源之間要串聯(lián)限流電阻,使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。
當(dāng)接長(zhǎng)信號(hào)傳輸線時(shí),在COMS電路端接匹配電阻。
當(dāng)輸入端接大電容時(shí),應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。
COMS的輸入電流超過(guò)1mA,就有可能燒壞COMS。
TTL門(mén)電路中輸入端負(fù)載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)
懸空時(shí)相當(dāng)于輸入端接高電平。因?yàn)檫@時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。
在門(mén)電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平,輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。因?yàn)橛蒚TL門(mén)電路的輸入端負(fù)載特性可知,只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時(shí),它輸入來(lái)的低電平信號(hào)才能被門(mén)電路識(shí)別出來(lái),串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電平。這個(gè)一定要注意。COMS門(mén)電路就不用考慮這些了。
TTL電路有集電極開(kāi)路OC門(mén),MOS管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開(kāi)路的OD門(mén),它的輸出就叫做開(kāi)漏輸出。OC門(mén)在截止時(shí)有漏電流輸出,那就是漏電流,為什么有漏電流呢?那是因?yàn)楫?dāng)三機(jī)管截止的時(shí)候,它的基極電流約等于0,但是并不是真正的為0,經(jīng)過(guò)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(gè)就是漏電流。開(kāi)漏輸出:OC門(mén)的輸出就是開(kāi)漏輸出;OD門(mén)的輸出也是開(kāi)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(shí)候要跟電源和上拉電阻一齊用。OD門(mén)一般作為輸出緩沖/驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿(mǎn)足吸收大負(fù)載電流的需要。
什么叫做圖騰柱,它與開(kāi)漏電路有什么區(qū)別?
TTL集成電路中,輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出,沒(méi)有的叫做OC門(mén)。因?yàn)門(mén)TL就是一個(gè)三級(jí)關(guān),圖騰柱也就是兩個(gè)三級(jí)管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出,高電平400UA,低電平8MA。
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