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cmos電平與TTL電平存在的差異及cmos使用注意事項-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-09-26　

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cmos電平介紹

CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS

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。Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。相對TTL有了更大的噪聲容限，輸入阻抗遠大于TTL輸入阻抗。對應3.3V LVTTL，出現了LVCMOS，可以與3.3V的LVTTL直接相互驅動。

3.3V LVCMOS：

Vcc：3.3V；VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7V。

2.5V LVCMOS：

Vcc：2.5V；VOH>=2V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。

CMOS使用注意：CMOS結構內部寄生有可控硅結構，當輸入或輸入管腳高于VCC一定值(比如一些芯片是0.7V)時，電流足夠大的話，可能引起閂鎖效應，導致芯片的燒毀。

COMS電路的使用注意事項

1)COMS電路時電壓控制器件，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，給它一個恒定的電平。

2)輸入端接低內阻的信號源時，要在輸入端和信號源之間要串聯限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內。

3)當接長信號傳輸線時，在COMS電路端接匹配電阻。

4)當輸入端接大電容時，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1mA，就有可能燒壞COMS.

CMOS的趨勢

進入2000年后，電子電路低電壓化的步伐加快了。這與電子設備的信號處置從模仿向數字轉移有親密的關系。像CG（ComputerGraphic,計算機圖形）那樣，進一步以高速度、高密度（3D，MPEG2，5.lch環繞平面聲等）、而且用電池驅動的筆記本電腦停止編輯、閱覽。像數碼照相機（百萬像素&長時間電池）那樣，請求更低的功率耗費。

從這種市場意向和半導體廠家的高集成度、高附加值兩個角度看，都請求器件的微細化、低電壓化。表13.4列出了包括EIA／JEDEC依然在審議中的電源電壓范圍的規范化意向。低電壓化業已進入1.0V系電源。

表13.5列出其輸入電壓規格（接口規格）的意向，到3.3V系（或者3.0V系）電源電壓，都是VIL=0.8V、VIH=2.0V就是說以維持TTL電平的“LVTTL”(LV：LowVoltage)作為輸入電壓規格規范，在TTL習氣運用的信息、通訊范疇運用著。不過在電源電壓進一步降低后，VIL，和VIH的規格就只能采用CMOS電平規范。圖13.6形象地表現出電源電壓和高速化的關系。TTL運用在以5V工作為中心的高速應用范疇，3V系的應用被合適于Bi-CMOS技術的低電壓型(LVTTL)掩蓋。TTL/LVTTL的電路閾值設計大約是1.4V，輸入“L”/“H”的電壓規格是0.8V/2.0V。

cmos電平

cmos電平與TTL電力比較

1）TTL電路是電流控制器件，而CMOS電路是電壓控制器件。

2）TTL電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS電路的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。CMOS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關，頻率越高，芯片集越熱，這是正常現象。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。當產生鎖定效應時，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不超過規定電壓。

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和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進去。

4)當系統由幾個電源分別供電時，開關要按下列順序：開啟時，先開啟COMS電路得電源，再開啟輸入信號和負載的電源;關閉時，先關閉輸入信號和負載的電源，再關閉COMS電路的電源。

CMOS電平與TTL電平

邏輯器件中，決定交接信號的規格是由作為DC電學特性的輸入電壓肯定的。輸入電壓存在兩種規格：將輸入斷定為“L”的低電平輸入電壓(VIL)，和輸入斷定為“H”的高電平輸入電壓(VIH)。邏輯器件是處置、傳送2值邏輯的，所以信號處置必需可以判別“L”或者“H”（“0”或者“1”）。

表13.3列出邏輯器件最典型的輸入電壓的規格。電源電壓為5V的電子設備中，要按CMOS電平或者TTL電平停止設計。為什么存在兩種規格，這是由于CMOS與雙極的電路構造不同。世界上首先降生的邏輯器件是TTL。TTL長期作為邏輯電路的主流被運用著。后來的CMOS在開展過程中逐步樹立起CMOS本人的規格設定，這是歷史緣由構成的。

cmos電平

CMOS在與TTL有相同電源電壓環境中運用時，設置的信號電平關于TTL沒有不適宜。反過來關于不希望在變換CMOS電平上花時間用戶來說，在規范CMOS邏輯條件要留意TTL輸入產品(74VHCT**，74HCT**型)。CMOS定制IC和CMOS存儲器等中，也大量存在用TTL信號電平規格化的產品。

圖13.5就規范邏輯的CMOS（以74HC、74VHC為代表）與TTL( 74LS、74ALS)，將電源電壓與輸入輸出電壓的DC規格圖解化。能夠看出，關于“L”電平CMOS與TTL有可以互相接口的規格。關于“H”電平，TTL的輸入端能夠承受CMOS的輸出，不過TTL的輸出卻不能被CMOS輸入承受。但是，能夠看出CMOS的“74**xT型”中，輸入、輸出都可以與TTL接口，沒有什么問題。

CMOS器件與TTL不同，由于工作電源電壓范圍寬，以5V單一-電源為前提設定的TTL電平（VIL=0.8V，VIH=2.0V/絕對值），用同一器件，要適用更低的電源電壓是很勉強的。例如，CMOS規范邏輯的恣意系列中，要使電源電壓為5V時的輸入電壓規格值與電源電壓為2V時的輸入電壓規格值相等是不容易的。

CMOS器件中，即便電源電壓的運用環境有很大變化，由于輸入電壓經常設計為電源電壓的l/2(50%Vcc)，所以容易與其他器件接口，也能提供確保抗噪聲容量（距GND電平或者從電源電平）的性能。

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