詳解TTL和CMOS電平

　　有關(guān)邏輯電平的一些概念：

　　要了解邏輯電平的內(nèi)容，首先要知道以下幾個(gè)概念的含義：

　　1：輸入高電平(Vih)：保證邏輯門的輸入為高電平時(shí)所允許的最小輸入高電平，當(dāng)輸入電平高于Vih時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為高電平。

　　2：輸入低電平(Vil)：保證邏輯門的輸入為低電平時(shí)所允許的最大輸入低電平，當(dāng)輸入電平低于Vil時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為低電平。

　　3：輸出高電平(Voh)：保證邏輯門的輸出為高電平時(shí)的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時(shí)的電平值都必須大于此Voh.

　　4：輸出低電平(Vol)：保證邏輯門的輸出為低電平時(shí)的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時(shí)的電平值都必須小于此Vol.

　　5：閥值電平(Vt)：數(shù)字電路芯片都存在一個(gè)閾值電平，就是電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平。它是一個(gè)界于Vil、Vih之間的電壓值，對(duì)于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩(wěn)定的輸出，則必須要求輸入高電平> Vih，輸入低電平對(duì)于一般的邏輯電平，以上參數(shù)的關(guān)系如下：

　　Voh > Vih > Vt > Vil > Vol

　　6：Ioh：邏輯門輸出為高電平時(shí)的負(fù)載電流(為拉電流)。

　　7：Iol：邏輯門輸出為低電平時(shí)的負(fù)載電流(為灌電流)。

　　8：Iih：邏輯門輸入為高電平時(shí)的電流(為灌電流)。

　　9：Iil：邏輯門輸入為低電平時(shí)的電流(為拉電流)。

　　門電路輸出極在集成單元內(nèi)不接負(fù)載電阻而直接引出作為輸出端，這種形式的門稱為開(kāi)路門。開(kāi)路的TTL、CMOS、ECL門分別稱為集電極開(kāi)路(OC)、漏極開(kāi)路(OD)、發(fā)射極開(kāi)路(OE)，使用時(shí)應(yīng)審查是否接上拉電阻(OC、OD門)或下拉電阻(OE門)，以及電阻阻值是否合適。對(duì)于集電極開(kāi)路(OC)門，其上拉電阻阻值RL應(yīng)滿足下面條件：

　　(1)：RL(VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)

　　其中n：線與的開(kāi)路門數(shù);m：被驅(qū)動(dòng)的輸入端數(shù)。

　　10：常用的邏輯電平

　　。邏輯電平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。

　　。其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類：5V系列(5V TTL和5V CMOS)、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。

　　。5V TTL和5V CMOS邏輯電平是通用的邏輯電平。

　　。3.3V及以下的邏輯電平被稱為低電壓邏輯電平，常用的為L(zhǎng)VTTL電平。

　　。低電壓的邏輯電平還有2.5V和1.8V兩種。

　　。ECL/PECL和LVDS是差分輸入輸出。

　　。RS-422/485和RS-232是串口的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-422/485是差分輸入輸出，RS-232是單端輸入輸出。

　　OC門

　　OC門，又稱集電極開(kāi)路(漏極開(kāi)路)與非門門電路，Open Collector(Open Drain)。

　　為什么引入OC門?

　　實(shí)際使用中，有時(shí)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上與非門的輸出端連接在同一條導(dǎo)線上，將這些與非門上的數(shù)據(jù)(狀態(tài)電平)用同一條導(dǎo)線輸送出去。因此，需要一種新的與非門電路——OC門來(lái)實(shí)現(xiàn)“線與邏輯”。

　　OC門主要用于3個(gè)方面：

　　1、實(shí)現(xiàn)與或非邏輯，用做電平轉(zhuǎn)換，用做驅(qū)動(dòng)器。由于OC門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門使用上拉電阻以輸出高電平，此外為了加大輸出引腳的驅(qū)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(yīng)當(dāng)足夠大;從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小。

　　2、線與邏輯，即兩個(gè)輸出端(包括兩個(gè)以上)直接互連就可以實(shí)現(xiàn)“AND”的邏輯功能。在總線傳輸?shù)葘?shí)際應(yīng)用中需要多個(gè)門的輸出端并聯(lián)連接使用，而一般TTL門輸出端并不能直接并接使用，否則這些門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門或三態(tài)門(ST門)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用OC門實(shí)現(xiàn)線與，應(yīng)同時(shí)在輸出端口應(yīng)加一個(gè)上拉電阻。

　　3、三態(tài)門(ST門)主要用在應(yīng)用于多個(gè)門輸出共享數(shù)據(jù)總線，為避免多個(gè)門輸出同時(shí)占用數(shù)據(jù)總線，這些門的使能信號(hào)(EN)中只允許有一個(gè)為有效電平(如高電平)，由于三態(tài)門的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉(負(fù)載)電阻，所以開(kāi)關(guān)速度比OC門快，常用三態(tài)門作為輸出緩沖器。