詳解TTL和CMOS電平

　　有關邏輯電平的一些概念：

　　要了解邏輯電平的內容，首先要知道以下幾個概念的含義：

　　1：輸入高電平(Vih)：保證邏輯門的輸入為高電平時所允許的最小輸入高電平，當輸入電平高于Vih時，則認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所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低于Vil時，則認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的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時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的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小于此Vol.

　　5：閥值電平(Vt)：數字電路芯片都存在一個閾值電平，就是電路剛剛勉強能翻轉動作時的電平。它是一個界于Vil、Vih之間的電壓值，對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩定的輸出，則必須要求輸入高電平> Vih，輸入低電平對于一般的邏輯電平，以上參數的關系如下：

　　Voh > Vih > Vt > Vil > Vol

　　6：Ioh：邏輯門輸出為高電平時的負載電流(為拉電流)。

　　7：Iol：邏輯門輸出為低電平時的負載電流(為灌電流)。

　　8：Iih：邏輯門輸入為高電平時的電流(為灌電流)。

　　9：Iil：邏輯門輸入為低電平時的電流(為拉電流)。

　　門電路輸出極在集成單元內不接負載電阻而直接引出作為輸出端，這種形式的門稱為開路門。開路的TTL、CMOS、ECL門分別稱為集電極開路(OC)、漏極開路(OD)、發射極開路(OE)，使用時應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。對于集電極開路(OC)門，其上拉電阻阻值RL應滿足下面條件：

　　(1)：RL(VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)

　　其中n：線與的開路門數;m：被驅動的輸入端數。

　　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LVTTL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是串口的接口標準，RS-422/485是差分輸入輸出，RS-232是單端輸入輸出。

　　OC門

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

　　為什么引入OC門?

　　實際使用中，有時需要兩個或兩個以上與非門的輸出端連接在同一條導線上，將這些與非門上的數據(狀態電平)用同一條導線輸送出去。因此，需要一種新的與非門電路——OC門來實現“線與邏輯”。

　　OC門主要用于3個方面：

　　1、實現與或非邏輯，用做電平轉換，用做驅動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空，使用時需外接一個上拉電阻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動能力，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;從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小。

　　2、線與邏輯，即兩個輸出端(包括兩個以上)直接互連就可以實現“AND”的邏輯功能。在總線傳輸等實際應用中需要多個門的輸出端并聯連接使用，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門或三態門(ST門)來實現。用OC門實現線與，應同時在輸出端口應加一個上拉電阻。

　　3、三態門(ST門)主要用在應用于多個門輸出共享數據總線，為避免多個門輸出同時占用數據總線，這些門的使能信號(EN)中只允許有一個為有效電平(如高電平)，由于三態門的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉(負載)電阻，所以開關速度比OC門快，常用三態門作為輸出緩沖器。