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CMOS 与 TTL 比较 CMOS 与 TTL 比较

2013年07月18日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5044字 ⁄ 字号 评论关闭

CMOS 与 TTL 比较

MOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为 CMOS-IC( Complementary MOS Integrated Circuit)。

  目前数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路(主要为TTL)和单极型集成电路(CMOS、NMOS、PMOS等)。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。

  CMOS发展比TTL晚,但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。

  以下比较两者性能,大家就知道其原因了。

  1.CMOS是场效应管构成,TTL为双极晶体管构成

  2.CMOS的逻辑电平范围比较大(5~15V),TTL只能在5V下工作

  3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强,TTL则相差小,抗干扰能力差

  4.CMOS功耗很小,TTL功耗较大(1~5mA/门)

  5.CMOS的工作频率较TTL略低,但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。

  集成电路中详细信息:

  1,TTL电平:

  输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。

  2,CMOS电平:

  1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。

  3,电平转换电路:

  因为TTL和CMOS的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。

  4,驱动门电路

  OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。

  5,TTL和CMOS电路比较:

  1)TTL电路是电流控制器件,而CMOS电路是电压控制器件。

  2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。

  CMOS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

  CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。

  3)CMOS电路的锁定效应(擎柱效应):

  CMOS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时,CMOS的内部电流能达到40mA以上,很容易烧毁芯片。

  防御措施:

  1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。

  2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止VDD端出现瞬间的高压。

  3)在VDD和外电源之间加限流电阻,即使有大的电流也不让它进去。

  4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启CMOS电路得电源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭CMOS电路的电源。

  6,CMOS电路的使用注意事项

  1)CMOS电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。

  2)输入端接低内阻的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的

  电流限制在1mA之内。

  3)当接长信号传输线时,在CMOS电路端接匹配电阻。

  4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。

  5)CMOS的输入电流超过1mA,就有可能烧坏CMOS。

  7,TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理):

  1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。

  2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于910欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。CMOS门电路就不用考虑这些了。

  8,TTL和CMOS电路的输出处理

  TTL电路有集电极开路OC门,MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门,它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢?那是因为当三极管截止的时候,它的基极电流约等于0,但是并不是真正的为0,经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0,而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出:OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的电流。所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

  9,什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别?

  TTL集成电路中,输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出,没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关,图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA.

  [7]:

  打开电脑的主机箱,可以在主板右侧看到一块"圆"形成扁体的电池,这块电池也称CMOS电池,保存主板信息的BIOS设置,我在网吧工作,经常碰到主机启动不了的情况,一般比较容易见效的方法是:将主机电源拔出来,意思是把电源线从电源盒拿下来,这样是完全断电状态,取下主板电脑可以看到两个金属片,成上下,也就是正\负极电路,将其对接让它短路,按着几秒钟,放电基本成功.

  还有一种叫小COMS放电:同样将电源线从电源盒上拔下来,在这样的状态下按"开机"按钮,重试几下,系统也将小放电,一般也可以解决电脑无法开机的问题.

http://baike.baidu.com/view/22318.htm

MOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为 CMOS-IC( Complementary MOS Integrated Circuit)。

  目前数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路(主要为TTL)和单极型集成电路(CMOS、NMOS、PMOS等)。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。

  CMOS发展比TTL晚,但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。

  以下比较两者性能,大家就知道其原因了。

  1.CMOS是场效应管构成,TTL为双极晶体管构成

  2.CMOS的逻辑电平范围比较大(5~15V),TTL只能在5V下工作

  3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强,TTL则相差小,抗干扰能力差

  4.CMOS功耗很小,TTL功耗较大(1~5mA/门)

  5.CMOS的工作频率较TTL略低,但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。

  集成电路中详细信息:

  1,TTL电平:

  输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。

  2,CMOS电平:

  1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。

  3,电平转换电路:

  因为TTL和CMOS的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。

  4,驱动门电路

  OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。

  5,TTL和CMOS电路比较:

  1)TTL电路是电流控制器件,而CMOS电路是电压控制器件。

  2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。

  CMOS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

  CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。

  3)CMOS电路的锁定效应(擎柱效应):

  CMOS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时,CMOS的内部电流能达到40mA以上,很容易烧毁芯片。

  防御措施:

  1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。

  2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止VDD端出现瞬间的高压。

  3)在VDD和外电源之间加限流电阻,即使有大的电流也不让它进去。

  4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启CMOS电路得电源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭CMOS电路的电源。

  6,CMOS电路的使用注意事项

  1)CMOS电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。

  2)输入端接低内阻的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的

  电流限制在1mA之内。

  3)当接长信号传输线时,在CMOS电路端接匹配电阻。

  4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。

  5)CMOS的输入电流超过1mA,就有可能烧坏CMOS。

  7,TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理):

  1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。

  2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于910欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。CMOS门电路就不用考虑这些了。

  8,TTL和CMOS电路的输出处理

  TTL电路有集电极开路OC门,MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门,它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢?那是因为当三极管截止的时候,它的基极电流约等于0,但是并不是真正的为0,经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0,而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出:OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的电流。所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

  9,什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别?

  TTL集成电路中,输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出,没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关,图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA.

  [7]:

  打开电脑的主机箱,可以在主板右侧看到一块"圆"形成扁体的电池,这块电池也称CMOS电池,保存主板信息的BIOS设置,我在网吧工作,经常碰到主机启动不了的情况,一般比较容易见效的方法是:将主机电源拔出来,意思是把电源线从电源盒拿下来,这样是完全断电状态,取下主板电脑可以看到两个金属片,成上下,也就是正\负极电路,将其对接让它短路,按着几秒钟,放电基本成功.

  还有一种叫小COMS放电:同样将电源线从电源盒上拔下来,在这样的状态下按"开机"按钮,重试几下,系统也将小放电,一般也可以解决电脑无法开机的问题.

http://baike.baidu.com/view/22318.htm

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