1，TTL電平(什么是TTL電平)：
TTL電平信號被利用的最多是因為通常數據表示采用二進(jìn)制規定，+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)信號系統，這是計算機處理器控制的設備內部各部分之間通信的標準技術(shù)。
TTL電平信號對于計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線(xiàn)路驅動(dòng)器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的設備內部的數據傳輸是在高速下進(jìn)行的，而TTL接口的操作恰能滿(mǎn)足這個(gè)要求。TTL型通信大多數情況下，是采用并行數據傳輸方式，而并行數據傳輸對于超過(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。因為在并行接口中存在著(zhù)偏相和不對稱(chēng)的問(wèn)題，這些問(wèn)題對可靠性均有影響。 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。
2，CMOS電平：
1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變化，因而對電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴格。
3，電平轉換電路： 因為T(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)需要電平的轉換：就是用兩個(gè)電阻對電平分壓，沒(méi)有什么高深的東西。哈哈
4，OC門(mén)，又稱(chēng)集電極開(kāi)路與非門(mén)門(mén)電路，Open Collector(Open Drain)。實(shí)際使用中,有時(shí)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上與非門(mén)的輸出端連接在同一條導線(xiàn)上，將這些與非門(mén)上的數據(狀態(tài)電平)用同一條導線(xiàn)輸送出去。因此，需要一種新的與非門(mén)電路--OC門(mén)來(lái)實(shí)現“線(xiàn)與邏輯”。
OC門(mén)主要用于3個(gè)方面：
1、實(shí)現與或非邏輯，用做電平轉換，用做驅動(dòng)器。由于OC門(mén)電路的輸出管的集電極懸空，使用時(shí)需外接一個(gè)上拉電阻Rp到電源VCC。OC門(mén)使用上拉電阻以輸出高電平，此外為了加大輸出引腳的驅動(dòng)能力，上拉電阻阻值的選擇原則，從降低功耗及芯片的灌電流能力考慮應當足夠大;從確保足夠的驅動(dòng)電流考慮應當足夠小。
2、線(xiàn)與邏輯，即兩個(gè)輸出端(包括兩個(gè)以上)直接互連就可以實(shí)現“AND”的邏輯功能。在總線(xiàn)傳輸等實(shí)際應用中需要多個(gè)門(mén)的輸出端并聯(lián)連接使用，而一般TTL門(mén)輸出端并不能直接并接使用，否則這些門(mén)的輸出管之間由于低阻抗形成很大的短路電流(灌電流)，而燒壞器件。在硬件上，可用OC門(mén)或三態(tài)門(mén)(ST門(mén))來(lái)實(shí)現。 用OC門(mén)實(shí)現線(xiàn)與，應同時(shí)在輸出端口應加一個(gè)上拉電阻。
3、三態(tài)門(mén)(ST門(mén))主要用在應用于多個(gè)門(mén)輸出共享數據總線(xiàn)，為避免多個(gè)門(mén)輸出同時(shí)占用數據總線(xiàn)，這些門(mén)的使能信號(EN)中只允許有一個(gè)為有效電平(如高電平)，由于三態(tài)門(mén)的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉(負載)電阻，所以開(kāi)關(guān)速度比OC門(mén)快，常用三態(tài)門(mén)作為輸出緩沖器。
OD門(mén)，即漏極開(kāi)路門(mén)電路open-drain，必須外界上拉電阻和電源才能將開(kāi)關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開(kāi)關(guān)大電壓和大電流負載，所以又叫做驅動(dòng)門(mén)電路。開(kāi)漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1.利用外部電路的驅動(dòng)能力，減少I(mǎi)C內部的驅動(dòng)。 或驅動(dòng)比芯片電源電壓高的負載.
2.可以將多個(gè)開(kāi)漏輸出的Pin，連接到一條線(xiàn)上。通過(guò)一只上拉電阻，在不增加任何器件的情況下，形成“與邏輯”關(guān)系。這也是I2C，SMBus等總線(xiàn)判斷總線(xiàn)占用狀態(tài)的原理。如果作為圖騰輸出必須接上拉電阻。接容性負載時(shí)，下降延是芯片內的晶體管，是有源驅動(dòng)，速度較快;上升延是無(wú)源的外接電阻，速度慢。如果要求速度高電阻選擇要小，功耗會(huì )大。所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。
3.可以利用改變上拉電源的電壓，改變傳輸電平。例如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。
4.開(kāi)漏Pin不連接外部的上拉電阻，則只能輸出低電平。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)漏是用來(lái)連接不同電平的器件，匹配電平用的。
5.正常的CMOS輸出級是上、下兩個(gè)管子，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。這種輸出的主要目的有兩個(gè)：電平轉換和線(xiàn)與。
6.由于漏級開(kāi)路，所以后級電路必須接一上拉電阻，上拉電阻的電源電壓就可以決定輸出電平。這樣你就可以進(jìn)行任意電平的轉換了。
7.線(xiàn)與功能主要用于有多個(gè)電路對同一信號進(jìn)行拉低操作的場(chǎng)合，如果本電路不想拉低，就輸出高電平，因為OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高電平是靠外接的上拉電阻實(shí)現的。(而正常的CMOS輸出級，如果出現一個(gè)輸出為高另外一個(gè)為低時(shí)，等于電源短路。)
8.OPEN-DRAIN提供了靈活的輸出方式，但是也有其弱點(diǎn)，就是帶來(lái)上升沿的延時(shí)。因為上升沿是通過(guò)外接上拉無(wú)源電阻對負載充電，所以當電阻選擇小時(shí)延時(shí)就小，但功耗大;反之延時(shí)大功耗小。所以如果對延時(shí)有要求，則建議用下降沿輸出。
5，TTL和COMS電路比較：
1)TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。
2)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(cháng)(25-50ns),但功耗低。COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正�，F象。
3)COMS電路的鎖定效應：
COMS電路由于輸入太大的電流，內部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效應就是鎖定效應。當產(chǎn)生鎖定效應時(shí)，COMS的內部電流能達到40mA以上，很容易燒毀芯片。
防御措施： 1)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)規定電壓。
2)芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現瞬間的高壓。
3)在VDD和外電源之間加線(xiàn)流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。
4)當系統由幾個(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)啟輸入信號和負載的電源;關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉輸入信號和負載的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。
6，COMS電路的使用注意事項
1)COMS電路時(shí)電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強。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。
2)輸入端接低內組的信號源時(shí)，要在輸入端和信號源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內。
3)當接長(cháng)信號傳輸線(xiàn)時(shí)，在COMS電路端接匹配電阻。
4)當輸入端接大電容時(shí)，應該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。
5)COMS的輸入電流超過(guò)1mA，就有可能燒壞COMS。
7，TTL門(mén)電路中輸入端負載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理)：
1)懸空時(shí)相當于輸入端接高電平。因為這時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。
2)在門(mén)電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現的是高電平而不是低電平。因為由TTL門(mén)電路的輸入端負載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時(shí)，它輸入來(lái)的低電平信號才能被門(mén)電路識別出來(lái)，串聯(lián)電阻再大的話(huà)輸入端就一直呈現高電平。這個(gè)一定要注意。COMS門(mén)電路就不用考慮這些了。
8，TTL電路有集電極開(kāi)路OC門(mén)，MOS管也有和集電極對應的漏極開(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?那是因為當三機管截止的時(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/驅動(dòng)器、電平轉換器以及滿(mǎn)足吸收大負載電流的需要。
9，什么叫做圖騰柱，它與開(kāi)漏電路有什么區別?
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)。因為T(mén)TL就是一個(gè)三級關(guān)，圖騰柱也就是兩個(gè)三級管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出，高電平400UA，低電平8MA。 |
