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单片机的TTL和CMOS电平知识

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jf101|  楼主 | 2024-9-14 13:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1. TTL电平
   TTL指双极型三极管逻辑电路(transistor transistor logic),这种信号0对应0V,1对应3.3V或5V,与单片机、MCU、SOC的IO电平兼容。不过实际也不一定是TTL电平,因为现在大部分数字逻辑都是CMOS工艺做的,只是沿用了TTL的说法。我们进行串口通信的时候 从单片机直接出来的基本是都是 TTL 、CMOS电平。市面上很多"USB转TTL"模块,实际上是"USB转TTL电平的串口"模块。

TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类:5V系列、3.3V系列,2.5V系列和1.8V系列。

早期的器件多是TTL电平,如早先的54系列和74系列。现在的大部分器件使用的工艺都是CMOS工艺。

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

TTL电压:一般为5V,现在也有LVTTL支持3.3V、2.5V、1.8V。为了方便,后面统称为TTL。

2. CMOS电平

输出电平:高电平Uoh>= 0.9*VCC (≈ VCC), Uol <= 0.1*VCC(≈ GND)

输入电平:高电平Uih >= 0.7*VCC Uil <= 0.3*VCC

CMOS电压:一般为5V、现在也有LVCMOS支持3.3v、2.5v、1.8v。为了方便,后面统称为CMOS。

3. TTL和CMOS两者的区别

(1)TTL电路是电流控制器件,稳定时损耗高,发热量大,无法做集成度比较高的芯片。而CMOS电路是电压控制器件,功耗低。

(2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。COMS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低,也就是说TTL电路的延迟比CMOS电路要小。COMS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)TTL和CMOS器件有不同的电压类型,5V、3.3V、2.5V、1.8V

(4)电流驱动能力不一样,TTL一般提供25mA的驱动能力,而CMOS一般在10mA左右;需要的电流输入大小也不一样,一般TTL需要2.5mA左右,CMOS几乎不需要电流输入;很多器件都是兼容TTL和CMOS的,data sheet会有说明。如果不考虑速度和性能,一般器件可以互换。

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