CMOS门与TTL门

一、CMOS门电路：以MOS管作为开关器件的门电路是CMOS门电路，其中为P-MOS管和N-MOS管构成互补的结构形式，因此称为互补对称式金属氧化物半导体电路(CMOS电路)。

(1)、CMOS反相器：又称非门，是CMOS电路的基本结构形式之一。

(2)、CMOS与非/或非门：

(3)、CMOS漏极开路输出门(OD门)：OD门需要接上拉电阻到电源，而且能够实现线与结构。OD门的上拉电阻的阻值需要根据驱动OD门的最大灌电流和负载OD门的最大输入电流来进行计算。

(4)、CMOS传输门：传输门属于双向器件，它的输入端和输出端可以互换使用。

(5)、CMOS三态输出门：三态门除了高电平和低电平两个状态外，还有第三个状态-高阻态。

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二、CMOS门的正确使用：

(1)、输入电路静电防护：虽然CMOS电路的输入端已经设置了保护电路，但是由于保护二极管和限流电阻的静电电压和脉冲功率的承受程度有限，因此对CMOS电路的输入端施加必要的保护措施必不可少。

CMOS器件在存储、运输、组装和调试过程中，应尽可能避免ESD产生并输入到CMOS器件的管脚中。

CMOS器件不用的输入端(输入管脚)不应该悬空，应该用上下拉电阻接入指定的电平下。

(2)、输入电路过流保护：

输入端接低内阻信号源时，需要串接保护电阻用于限制电流。

输入端接有大电容时，应该在输入端与大电容之间串接保护电阻用于限制电流。

输入端接长线传输时，应在输入端串接保护电阻用于限制脉冲电流，主要为了防止振铃的过冲和下冲的大量电流，通过串接保护电阻和钳位保护二极管将额外电流导入参考地平面或参考电源平面，当然振铃现象会引起地弹现象。

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三、TTL门电路：以晶体三级管(BJT)作为开关器件的门电路是TTL门电路。

(1)、TTL反相器：又称非门，是TTL电路的基本结构形式之一。

(2)、TTL与非/或非门：

(3)、TTL集电极开路输出门(OC门)：OC门需要接上拉电阻到电源，而且能够实现线与结构。OC门的上拉电阻的阻值需要根据驱动OC门的最大灌电流和负载OC门的最大输入电流来进行计算。

(4)、TTL三态输出门：三态门除了高电平和低电平两个状态外，还有第三个状态-高阻态。

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四、CMOS门和TTL门分类：

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五、CMOS门与TTL门逻辑电平转换：

(1)、CMOS电路驱动TTL电路：当逻辑电平保持一致时，大部分CMOS电路可以直接驱动TTL电路。

(2)、TTL电路驱动CMOS电路：在TTL电路的输出端与电源之间接入上拉电阻到电源。

(3)、不同逻辑电平电路的匹配：可以采用OD/OC输出，并用上拉电阻接不同电平的电源进行匹配即可；如果不是OD/OC输出的形式，也可以采用双电源电平转换IC实现电平的转换和匹配。

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六、CMOS门与TTL门的异同分析：

(1)、功耗不同：TTL电路功耗大；CMOS电路功耗低。

(2)、速度不同：TTL电路速度快，传输延迟大约为5~10ns；CMOS电路速度慢，传输延迟大约为25~50ns。但是高速CMOS电路和TTL电路速度相差无几。

(3)、原理不同：TTL是电流控制器件，为双极型三极管；CMOS是电压控制器件，为单极型MOS管。

(4)、电平不同：TTL器件和CMOS器件的输入输出逻辑电平不同，一般不能直接互联。

(5)、噪声容限不同：TTL器件的噪声容限小；CMOS器件的噪声容限大，抗干扰能力更强。

(6)、输入特性不同：TTL器件悬空(或者串接大于10K的电阻到GND)相当于高电平；CMOS器件输入阻抗为无穷大，引脚不能悬空，必须用上下拉电阻接到指定电平状态，而且CMOS器件的输入电流较小(1mA)，一般需要串接限流电阻来限制输入电流。