TTL与CMOS电路原理及区别详解

TTL与CMOS电路原理及区别详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhuimeng_ruili/article/details/109699446

TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）是两种常见的数字集成电路技术。本文将详细介绍这两种电路的基本原理、结构和主要区别，帮助读者更好地理解它们的工作方式和应用场景。

一、TTL

1、简介

TTL（Transistor-Transistor Logic）即晶体管-晶体管逻辑，是一种基于双极型晶体管的开关元件的集成电路技术。双极型数字集成电路利用电子和空穴两种不同极性的载流子进行电传导。

TTL电路具有速度快、驱动能力强等优点，但功耗较大，集成度相对较低。根据应用领域的不同，TTL电路分为54系列和74系列，前者为军品，后者则广泛应用于工业设备和消费类电子产品。

2、电平标准

• 输出低电平（L）：<0.8V
• 输出高电平（H）：>2.4V
• 输入低电平（L）：<1.2V
• 输入高电平（H）：>2.0V

3、TTL与非门的基本结构

TTL与非门电路基本结构由3部分构成：输入级、中间级和输出级。

• 输入级：由多发射极晶体管T1构成，相当于一个与门电路。
• 中间级：由三极管T2和相关电阻组成，用于提高输出管的开通速度。
• 输出级：由三极管T3、T4、二极管D和相关电阻组成，具有较强的负载能力。

二、CMOS简介

1、简介

CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）即互补金属氧化物半导体，是一种基于场效应晶体管的单极型数字集成电路技术。CMOS电路的主要优点包括输入阻抗高、功耗低、抗干扰能力强且适合大规模集成。

2、电平标准

• 输出低电平（L）：<0.1Vcc
• 输出高电平（H）：>0.9Vcc
• 输入低电平（L）：<0.3Vcc
• 输入高电平（H）：>0.7Vcc

3、CMOS与非门的基本结构

CMOS与非门电路由两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管组成。当输入端中只要有一个为低电平时，输出为高电平；仅当所有输入端全为高电平时，输出为低电平。

三、TTL与CMOS的主要区别

1. 构成器件不同：TTL采用双极型晶体管，CMOS采用场效应管。
2. 工作电压范围：CMOS可在5-15V电压下工作，TTL通常在5V下工作。
3. 功耗：CMOS静态功耗几乎为零，TTL功耗较大。
4. 抗干扰能力：CMOS的高低电平之间相差较大，抗干扰性强。
5. 工作频率：高速CMOS与TTL速度相当。
6. 噪声容限：CMOS噪声容限比TTL大。
7. 控制方式：TTL是电流控制器件，CMOS是电压控制器件。
8. 温度稳定性：CMOS温度特性好，工作温度范围广。
9. 扇出能力：CMOS扇出能力强，可驱动多个输入端。
10. 抗辐射能力：CMOS抗辐射能力强，适合航天及核实验设备。
11. 接口特性：CMOS接口方便，易于与其他电路配合使用。