问题引入
在工作中,会遇到OC门与OD门的称谓。而感性的认识一般为:OD门是采用MOS管搭建的电路,压(电压)控元器件。
OC门是采用晶体管搭建的电路,流(电流)控元器件。而OD门的功率损耗一般是小于OC门,为什么?
电平
TTL电平:
输出电平:高电平Uoh >=2.4v 低电平Uol <= 0.4v
输入电平:高电平Uih >= 2.0v 低电平 Uil <= 0.8v
CMOS电平:
输出电平:高电平Uoh ≈ VCC Uol ≈ GND
输入电平:高电平Uih >= 0.7*VCC Uil <= 0.2*VCC
备注:VCC是电源电压 GND是数字地
CMOS电路是电压控制器件,由于是压控,元器件的输入电阻较大。
由此,元器件对于干扰信号比较敏感,因为输入电阻大,干扰信号会全部输入到元器件中。
由此,CMOS电路的输入端管脚,最好不要开路,给定状态,接地或者接到电压源上。
输出高低电平:TTL 输出电平容限:2.4v -0.4v= 2.0v
CMOS输出电平容限:VCC (3.3v or 5v)
输入高低电平:TTL输入电平容限:2.0v-0.8v = 1.2v
CMOS输入电平容限:(0.7-0.2)VCC≈(1.65v 0r 2.5v)
由此可见,CMOS电路的输入输出高低电平容限较宽。
压控与流控
TTL电路是流控电路,是依靠电流起控制作用的。通过控制基极电流来控制晶体管的工作情况(发射极 集电极电流的工作情况)。
CMOS电路是压控电路,依靠电压起控制作用。控制栅极与源极的电压,控制CMOS工作在关断区还是截止区。
由于TTL是流控器件,电流起作用,电路的响应速度较快,状态建立时间在在5-10ns,而CMOS电路是压控器件,状态建立时间25-50ns。
由建立时间可以知道,TTL电路的电流较大。由此其功耗较大。
而元器件功耗与另一因素有关。开关频率,开关频率越大,消耗的功率越大,表现为热。
注意事项:
CMOS电路:
CMOS电路输入端,需要确定默认状态,不能悬空,因为输入管脚对于干扰信号的很敏感,一旦悬空,很容易引入干扰。
CMOS电路的输入电流不要超过1mA。不然,容易烧毁元器件。
输入端外界大电容,需要在输入端与电容间串接保护电阻,形成滤波电路,避免烧毁元器件。电阻选取原则R=V/1mA
V:外界电容的电压。
TTL电路
TTL电路输入端悬空相当于端接高电平。相当于输入端外界一个阻值无穷大的电阻。
TTL门电路的输入端串联电阻不能过大。如果过大,会引起控制逻辑混乱。即控制端是低电平。在三极管的基极被抬高为高电平。
TTL电路在截止状态下,OC门依然有电流,称为漏电流。而晶体管在截止状态下,控制电压存在,
而由于有漏电流,导致在截止状态下,依然有功率损耗。
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原文标题:TTL与CMOS,很基础但很多人不知道
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