一、电平定义
TTL电平:输出高电平>2.4V、输出低电平<0.4V,室温下典型值为3.5V与0.2V;最小输入高电平>=2.0V、输入低电平<=0.8V,噪声容限0.4V。
CMOS电平:逻辑“1”接近电源电压、逻辑“0”接近0V,噪声容限大。
二、电平转换
TTL与CMOS高低电平值不同(如TTL 5V与CMOS 3.3V),相互连接时需电平转换电路。
三、功耗与速度
TTL空载功耗数十毫瓦,CMOS静态功耗仅数十纳瓦;输出跳变时两类门电路均产生尖峰电流引起动态功耗。TTL速度高(传输延时5~10ns)但功耗大,速度受内部管开关特性、电路结构及电阻取值影响,电阻越大速度越低;CMOS速度较慢(25~50ns)但功耗低,速度主要受外部负载电容CL影响。速度-功耗积tpd·P是器件性能重要指标,其值越小性能越好。
四、CMOS使用注意事项
CMOS为电压控制器件,输入阻抗高、易受干扰,不用管脚不得悬空,须接上拉或下拉电阻;输入端接低内阻信号源时应串限流电阻将输入电流限制在1mA内;长信号线时在CMOS端接匹配电阻;输入端接大电容时应在输入与电容间接保护电阻R=V0/1mA;输入电流超过1mA可能烧坏器件。注意CMOS的锁定效应:输入电流过大使内部电流急剧增大直至断电,锁定电流可达40mA以上,易烧毁芯片。
五、TTL输入端负载特性
TTL输入端悬空相当于接高电平(视为接无穷大电阻);输入端串10kΩ后接低电平呈现高电平,因TTL仅在串联电阻小于约910Ω时才能识别低电平,此点务必注意;CMOS无此问题。