TTL电路和CMOS电路的区别和…

原文地址：TTL电路和CMOS电路的区别和联系 作者：My_Dream

TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写 （Transister-Transister-Logic ） ， 是数字集成电
路的一大门类。它采用双极型工艺制造，具有高速度低功耗和品种多等特点。
 
CMOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，
有P型MOS管和N型MOS管 之分。由 MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由
PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为 CMOS-IC （ Complementary MOS
Integrated Circuit） 。
CMOS集成电路的性能特点
微功耗—CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。
高噪声容限—CMOS电路的噪声容限一般在 40%电源电压以上。
宽工作电压范围—CMOS电路的电源电压一般为 1.5~18 伏。
高逻辑摆幅—CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电为VDD，逻辑“0”为VSS。
高输入阻抗--CMOS电路的输入阻抗大于 108Ω,一般可达 1010Ω。
高扇出能力--CMOS电路的扇出能力大于 50。
低输入电容--CMOS电路的输入电容一般不大于 5PF。
宽工作温度范围—陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为
- 55 0C ~ 125 0C；塑封的CMOS电路为 – 40 0C ~ 85 0C。
 
 
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： 
   1 逻辑电平电压接近于电源电压，0 逻辑电平接近于 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。哈哈
4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，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。
5，TTL和COMS电路比较： 
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，芯片集越热，这是正常现象。 
3）COMS电路的锁定效应： 
   COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增
大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到 40mA以上，很
容易烧毁芯片。 
防御措施：   1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电
压。 
               2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。 
               3）在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。 
               4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启
COMS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电
源，再关闭COMS电路的电源。
6，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）输入端接低内组的信号源时，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。    
7，TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理） ： 
   1）悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 
   2）在门电路输入端串联 10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电
平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于 910 欧时， 
它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电
平。这个一定要注意。COMS门电路就不用考虑这些了。
8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出
就叫
做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢？那是因为
当三机管截止的时候，它的基极电流约等于 0，但是并不是真正的为 0，经过三极管的集电
极的电流也就不是真正的 0，而是约 0。而这个就是漏电流。开漏输出：OC门的输出就是开
漏输出；OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。
所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为
输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。 
9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？ 
   TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。因为
TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式
输出，高电平 400UA，低电平 8MA
 
 
 
TTL 电平与 CMOS 电平的区别
2007-11-16 14:07
TTL 电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V 等价于逻辑"1"，0V 等价
于逻辑"0"，这被称做 TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备
内部各部分之间通信的标准技术。 
           TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算
机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低， 另外 TTL 电平信号
直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路； 再者， 计算机处理器控制
的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。TTL 型通信大
多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据传输对于超过 10 英尺的距离就不适合了。
这是由于可靠性和成本两面的原因。 因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题， 这些问题对
可靠性均有影响； 另外对于并行数据传输， 电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一
些。 
 
什么是 TTL 电平，什么是 CMOS 电平，他们的区别 
(一)TTL 高电平 3.6~5V，低电平 0V~2.4V 
CMOS 电平 Vcc 可达到 12V 
CMOS 电路输出高电平约为 0.9Vcc，而输出低电平约为 
0.1Vcc。 
CMOS 电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。 
TTL 电路不使用的输入端悬空为高电平 
另外，CMOS 集成电路电源电压可以在较大范围内变化，因而对电源的要求不像 TTL 集成电路那
样严格。 
用 TTL 电平他们就可以兼容 
(二)TTL 电平是 5V，CMOS 电平一般是 12V。 
因为 TTL 电路电源电压是 5V，CMOS 电路电源电压一般是 12V。 
5V 的电平不能触发 CMOS 电路，12V 的电平会损坏 TTL 电路，因此不能互相兼容匹配。 
(三)TTL 电平标准 
输出 L： <0.8V ； H：>2.4V。 
输入 L： <1.2V ； H：>2.0V 
TTL 器件输出低电平要小于 0.8V，高电平要大于 2.4V。输入，低于 1.2V 就认为是 0，高于 2.0
就认为是 1。 
 
CMOS 电平： 
输出 L： <0.1*Vcc ； H：>0.9*Vcc。 
输入 L： <0.3*Vcc ； H：>0.7*Vcc. 
 
            一般单片机、DSP、FPGA 他们之间管教能否直接相连. 一般情况下，同电压的是可
以的，不过最好是要好好查查技术手册上的 VIL,VIH,VOL,VOH 的值，看是否能够匹配（VOL 要小
于 VIL，VOH 要大于 VIH，是指一个连接当中的）。有些在一般应用中没有问题，但是参数上就
是有点不够匹配，在某些情况下可能就不够稳定，或者不同批次的器件就不能运行。 
 
例如：74LS 的器件的输出，接入 74HC 的器件。在一般情况下都能好好运行，但是，在参数上却
是不匹配的，有些情况下就不能运行。 
 
TTL 与 COMS 电平使用区别 
 
1、电平的上限和下限定义不一样，CMOS 具有更大的抗噪区域。 
 
同是 5 伏供电的话，ttl 一般是 1.7V 和 3.5V 的样子，CMOS 一般是 
 
2.2V,2.9V 的样子，不准确，仅供参考。 
 
2、电流驱动能力不一样，ttl 一般提供 25 毫安的驱动能力，而 
 
CMOS 一般在 10 毫安左右。 
 
3、需要的电流输入大小也不一样，一般 ttl 需要 2.5 毫安左右，CMOS 
 
几乎不需要电流输入。 
 
4、很多器件都是兼容 ttl 和 CMOS 的，datasheet 会有说明。如果不考虑 
 
速度和性能，一般器件可以互换。但是需要注意有时候负载效应可能 
 
引起电路工作不正常，因为有些 ttl 电路需要下一级的输入阻抗作为 
 
负载才能正常工作。 
 
TTL——Transistor-Transistor Logic 
HTTL——High-speed TTL 
LTTL——Low-power TTL 
STTL——Schottky TTL 
LSTTL——Low-power Schottky TTL 
ASTTL——Advanced Schottky TTL 
ALSTTL——Advanced Low-power Schottky TTL 
FAST(F)——Fairchild Advanced schottky TTL 
CMOS——Complementary metal-oxide-semiconductor 
HC/HCT——High-speed CMOS Logic(HCT 与 TTL 电平兼容) 
AC/ACT——Advanced CMOS Logic(ACT 与 TTL 电平兼容)（亦称 ACL） 
AHC/AHCT——Advanced High-speed CMOS Logic(AHCT 与 TTL 电平兼容) 
FCT——FACT 扩展系列，与 TTL 电平兼容 
FACT——Fairchild Advanced CMOS Technology,其 
 
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 
它的噪声容限是 0.4V. 
 
2,CMOS 电平： 
逻辑电平电压接近于电源电压，0 逻辑电平接近于 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 5vcmos 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，OC 门，即集电极开路门电路，OD 门，即漏极开路门电路，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。 
 
5，TTL 和 COMS 电路比较： 
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，芯片集越热，这是正常 
现象。 
3）COMS 电路的锁定效应： 
COMS 电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大 
。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS 的内部电流能达到 40mA 以上，很容易 
烧毁芯片。 
防御措施： 
1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。 
2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止 VDD 端出现瞬间的高压。 
3）在 VDD 和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。 
4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启 COMS 电路得电 
源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭 COMS 
 
电路的电源。 
 
6，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）输入端接低内组的信号源时，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。 
 
7，TTL 门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）： 
1）悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 
 
2）在门电路输入端串联 10K 电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电 
平。因为由 TTL 门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于 910 欧时， 
 
它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电 
平。这个一定要注意。COMS 门电路就不用考虑这些了。 
 
8，TTL 电路有集电极开路 OC 门，MOS 管也有和集电极对应的漏极开路的 OD 门，它的输出就叫 
做开漏输出。 
OC 门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢？那是因为当三机管截 
止的时候，它的基极电流约等于 0，但是并不是真正的为 0，经过三极管的集电极的电流也 
就不是真正的 0，而是约 0。而这个就是漏电流。开漏输出：OC 门的输出就是开漏输出；OD 
门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。所以，为了 
能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD 门一般作为输出缓冲/驱