【E問E答】CMOS和TTL集成門電路多余輸入端如何處理？

CMOS和TTL集成門電路在實(shí)際使用時(shí)經(jīng)常遇到這樣一個(gè)問題，即輸入端有多余的，如何正確處理這些多余的輸入端才能使電路正常而穩(wěn)定的工作？

一、CMOS門電路

CMOS 門電路一般是由MOS管構(gòu)成，由于MOS管的柵極和其它各極間有絕緣層相隔，在直流狀態(tài)下，柵極無電流，所以靜態(tài)時(shí)柵極不取電流，輸入電平與外接電阻無關(guān)。由于MOS管在電路中是一壓控元件，基于這一特點(diǎn)，輸入端信號(hào)易受外界干擾，所以在使用CMOS門電路時(shí)輸入端特別注意不能懸空。在使用時(shí)應(yīng)采用以下方法：

1、與門和與非門電路：由于與門電路的邏輯功能是輸入信號(hào)只要有低電平，輸出信號(hào)就為低電平，只有全部為高電平時(shí)，輸出端才為高電平。而與非門電路的邏輯功能是輸入信號(hào)只要有低電平，輸出信號(hào)就是高電平，只有當(dāng)輸入信號(hào)全部為高電平時(shí)，輸出信號(hào)才是低電平。所以某輸入端輸入電平為高電平時(shí)，對(duì)電路的邏輯功能并無影響，即其它使用的輸入端與輸出端之間仍具有與或者與非邏輯功能。這樣對(duì)于CMOS與門、與非門電路的多余輸入端就應(yīng)采用高電平，即可通過限流電阻（500Ω）接電源。

2、或門、或非門電路：或門電路的邏輯功能是輸入信號(hào)只要有高電平輸出信號(hào)就為高電平，只有輸入信號(hào)全部為低電平時(shí)，輸出信號(hào)才為低電平。而或非門電路的邏輯功能是輸入信號(hào)只要有高電平，輸出信號(hào)就是低電平，只有當(dāng)輸入信號(hào)全部是低電平時(shí)輸出信號(hào)才是高電平。這樣當(dāng)或門或者或非門電路某輸入端的輸入信號(hào)為低電平時(shí)并不影響門電路的邏輯功能。所以或門和或非門電路多余輸入端的處理方法應(yīng)是將多余輸入端接低電平，即通過限流電阻（500Ω）接地。

二、TTL門電路

TTL門電路一般由晶體三極管電路構(gòu)成。根據(jù)TTL電路的輸入伏安特性可知，當(dāng)輸入電壓小于闡值電壓UTH，即輸入低電平時(shí)輸入電流比較大，一般在幾百微安左右。當(dāng)輸入電壓大于閾值電壓UTH時(shí)，輸入高電平時(shí)輸入電流比較小，一般在幾十微安左右。由于輸入電流的存在，如果TT L門電路輸入端串接有電阻，則會(huì)影響輸入電壓。其輸入阻抗特性為：當(dāng)輸入電阻較低時(shí)，輸入電壓很小，隨外接電阻的增加，輸入電平增大，當(dāng)輸入電阻大于IKΩ時(shí)，輸入電平就變?yōu)殚撝惦妷篣TH即為高電平，這樣即使輸入端不接高電平，輸入電壓也為高電平，影響了低電平的輸入。所以對(duì)于TTL電路多余輸入端的處理,應(yīng)采用以下方法：

1、TTL與門和與非門電路：對(duì)于TTL與門電路，只要電路輸入端有低電平輸入，輸出就是低電平。只有輸入端全為高電平時(shí)，輸出才為高電平。對(duì)于TTL與非門而言，只要電路輸入端有低電平輸入，輸出就為高電平，只有輸入端全部為高電平時(shí)，輸出才為低電平。根據(jù)其邏輯功能，當(dāng)某輸入端外接高電平時(shí)對(duì)其邏輯功能無影響，根據(jù)這一特點(diǎn)應(yīng)采用以下四種方法：（1）將多余輸入端接高電平，即通過限流電阻與電源相連接；（2）根據(jù)TTL門電路的輸入特性可知，當(dāng)外接電阻為大電阻時(shí)，其輸入電壓為高電平，這樣可以把多余的輸入端懸空，此時(shí)輸入端相當(dāng)于外接高電平；（3）通過大電阻（大于1kΩ）到地，這也相當(dāng)于輸入端外接高電平；（4）當(dāng)TTL門電路的工作速度不高，信號(hào)源驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，多余輸入端也可與使用的輸入端并聯(lián)使用。

2、TTL或門、或非門：對(duì)于下TTL或門電路，邏輯功能是只要輸入端有高電平輸出端就為高電平，只有輸入端全部為低電平時(shí)，輸出端才為低電平，TTL或非門電路，邏輯功能是只要輸入端有高電平，輸出端就為低電平，只有輸入端全部為低電平時(shí)，輸出才為高電平，根據(jù)上述邏輯功能，TTL或門、或非門電路多余輸入端的處理應(yīng)采用以下方法：（1）接低電平；（2）接地；（3）由TTL輸入端的輸入伏安特性可知，當(dāng)輸入端接小于IKΩ的電阻時(shí)輸入端的電壓很小，相當(dāng)于接低電平，所以可以通過接小于IKΩ（500Ω）的電阻到地。

三、三態(tài)門之高阻態(tài)的理解

1、高阻態(tài)這是一個(gè)數(shù)字電路里常見的述語，指的是電路的一種輸出狀態(tài)，既不是高電平也不是低電平，如果高阻態(tài)再輸入下一級(jí)電路的話，對(duì)下級(jí)電路無任何影響，和沒接一樣，如果用萬用表測(cè)的話有可能是高電平也有可能是低電平，其電壓值可以浮動(dòng)在高低電平之間的任意數(shù)值上，隨它后面所接的電路而定。

2、高阻態(tài)的實(shí)質(zhì)：電路分析時(shí)高阻態(tài)可做開路理解。你可以把它看作輸出（輸入）電阻非常大，極限可以認(rèn)為懸空（也就是說理論上高阻態(tài)不是懸空），它是對(duì)地或?qū)﹄娫措娮铇O大的狀態(tài)。而實(shí)際應(yīng)用上與引腳的懸空幾乎是一樣的。當(dāng)門電路的輸出上拉管導(dǎo)通而下拉管截止時(shí)，輸出為高電平；反之就是低電平；如上拉管和下拉管都截止時(shí)，輸出端就相當(dāng)于浮空（沒有電流流動(dòng)），其電平隨外部電平高低而定，即該門電路放棄對(duì)輸出端電路的控制。

3、懸空（浮空，floating）：就是邏輯器件的輸入引腳即不接高電平，也不接低電平。由于TTL邏輯器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)它輸入引腳懸空時(shí)，相當(dāng)于該引腳接了高電平。一般實(shí)際運(yùn)用時(shí)，引腳不建議懸空，易受干擾。對(duì)于TTL或非門接地處理，對(duì)于TTL與非門可以懸空或接高電平。至于COMS不能懸空，那是因?yàn)镃OMS的柵極和襯底是被二氧化硅隔開，它比較脆弱，只能承受幾百伏的電壓，而靜電能達(dá)到上千伏，COMS懸空時(shí)電壓為VDD/2。

4、由于TTL集成電路的低電平驅(qū)動(dòng)能力比高電平驅(qū)動(dòng)能力大得多，所以常用低電平有效OC門輸出的七段譯碼器來驅(qū)動(dòng)。