1、TTL和带缓冲的TTL信号 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。 
2、CMOS电平： 
1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。 
3、电平转换电路： 
因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。哈哈 
4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。 
5，TTL和COMS电路比较： 
1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。 
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。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）COMS电路的锁定效应： 
COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。 
防御措施： 1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。 
2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。 
3）在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。 
4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。 
6，COMS电路的使用注意事项 
1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。 
2）输入端接低内组的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。 
3）当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。 
4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。 
5）COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。 
7，TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）： 
1）悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 
2）在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。COMS门电路就不用考虑这些了。 
8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢？那是因为当三机管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的 0，而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。 
9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？ 
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA


TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑"1"，0V等价于逻辑"0"，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 
TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题，这些问题对可靠性均有影响；另外对于并行数据传输，电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些。
    

一.TTL
TTL集成电路的主要型式为晶体管-晶体管逻辑门(transistor-transistor logic gate)，TTL大部分都采用5V电源。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V
2.输入高电平和输入低电平
Uih≥2.0V，Uil≤0.8V
二.CMOS
CMOS电路是电压控制器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分敏感，因此不用的输入端不应开路，接到地或者电源上。CMOS电路的优点是噪声容限较宽，静态功耗很小。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≈VCC，Uol≈GND
2.输入高电平Uoh和输入低电平Uol
Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC (VCC为电源电压，GND为地)
从上面可以看出:
在同样5V电源电压情况下，COMS电路可以直接驱动TTL，因为CMOS的输出高电平大于2.0V,输出低电平小于0.8V;而TTL电路则不能直接驱动CMOS电路，TTL的输出高电平为大于2.4V，如果落在2.4V～3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小于0.4V满足要求，所以在TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻。如果出现不同电压电源的情况，也可以通过上面的方法进行判断。
如果电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5V CMOS电路的情况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种情况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT(74系列的输入输出在下面有介绍)的芯片，因为3.3V CMOS 可以直接驱动5V的TTL电路;或者加电压转换芯片;还有就是把单片机的I/O口设为开漏，然后加上拉电阻到5V，这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小，以保证信号的上升沿时间。
三.74系列简介
74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片，74系列中分为很多种，而我们平时用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC，74HCT这三种，这三种系列在电平方面的区别如下：
输入电平 输出电平
74LS TTL电平 TTL电平
74HC COMS电平 COMS电平
74HCT TTL电平 COMS电平
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TTL和CMOS电平
1、TTL电平(什么是TTL电平)：
输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2、CMOS电平：
1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。
3、电平转换电路：
因为TTL和COMS的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v)，所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5、TTL和COMS电路比较：
1)TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。
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。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)COMS电路的锁定效应：
COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。
防御措施： 1)在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。
2)芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。
3)在VDD和外电源之间加限流电阻，即使有大的电流也不让它进去。
4)当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS路得电 源，再开启输入信号和负载的电源;关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。
6、COMS电路的使用注意事项
1)COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。
2)输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。
3)当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。
4)当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。
5)COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。
7、TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理)：
1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。
2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧 时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。COMS门电路就不用考虑这些了。
8、TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢?那是因为当三极管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的 0，而是约0。而这个就是漏电流。
开漏输出：OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
9、什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别?
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA
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CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入端, 造成芯片失效.
另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在15伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5伏电源下, 现在已经有工作在 3伏和 2.5伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了.
CMOS电平和TTL电平:
CMOS逻辑电平范围比较大，范围在3～15V，比如4000系列当5V供电时，输出在4.6以上为高电平，输出在0.05V以下为低电平。输入在3.5V以上为高电平，输入在1.5V以下为低电平。
而对于TTL芯片，供电范围在0～5V，常见都是5V，如74系列5V供电，输出在2.7V以上为高电平，输出在 0.5V以下为低电平，输入在2V以上为高电平，在0.8V以下为低电平。因此，CMOS电路与 TTL电路就有一个电平转换的问题，使两者电平域值能匹配。
有关逻辑电平的一些概念 ：
要了解逻辑电平的内容，首先要知道以下几个概念的含义：
1：输入高电平(Vih)：保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则认为输入电平为高电平。
2：输入低电平(Vil)：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。
3：输出高电平(Voh)：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。
4：输出低电平(Vol)：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。
5： 阀值电平(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电平，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输 出，则必须要求输入高电平> Vih，输入低电平
对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：
Voh > Vih > Vt > Vil > Vol
6：Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流(为拉电流)。
7：Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流(为灌电流)。
8：Iih：逻辑门输入为高电平时的电流(为灌电流)。
9：Iil：逻辑门输入为低电平时的电流(为拉电流)。
门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路(OC)、漏极开路(OD)、发射极开路(OE)，使用时应审查是否接上拉电阻(OC、OD门)或下拉电阻(OE门)，以及电阻阻值是否合适。对于集电极开路(OC)门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：
(1)：RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih)
(2)：RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)
其中n：线与的开路门数;m：被驱动的输入端数。
10：常用的逻辑电平
·逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。
·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：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逻辑电平是通用的逻辑电平。
·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。
·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。
·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。
·RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。
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OC门，又称集电极开路(漏极开路)与非门门电路，Open Collector(Open Drain)。
为什么引入OC门?
实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导线上，将这些与非门上的数据(状态电平)用同一条导线输送出去。因此，需要一种新的与非门电路--OC门来实现“线与逻辑”。
OC门主要用于3个方面：
1、实现与或非逻辑，用做电平转换，用做驱动器。由于OC门电路的输出管的集电极悬空，使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。OC门使用上拉电阻以输出高电平，此外为了加大输出引脚的驱动能力，上拉电阻阻值的选择原则，从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。
2、线与逻辑，即两个输出端(包括两个以上)直接互连就可以实现“AND”的逻辑功能。在总线传输等实际应用中需要多个门的输出端并联连接使用，而一般TTL门输出端并不能直接并接使用，否则这些门的输出管之间由于低阻抗形成很大的短路电流(灌电流)，而烧坏器件。在硬件上，可用OC门或三态门(ST门)来实现。 用OC门实现线与，应同时在输出端口应加一个上拉电阻。
3、三态门(ST门)主要用在应用于多个门输出共享数据总线，为避免多个门输出同时占用数据总线，这些门的使能信号(EN)中只允许有一个为有效电平(如高电平)，由于三态门的输出是推拉式的低阻输出，且不需接上拉(负载)电阻，所以开关速度比OC门快，常用三态门作为输出缓冲器。
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什么是OC、OD?
集电极开路门(集电极开路 OC 或漏极开路 OD)
Open-Drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路(Open-Collector)输出，即TTL中的集电极开路(OC)输出。一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。
Open-Drain是对MOS管而言，Open-Collector是对双极型管而言，在用法上没啥区别。
开漏形式的电路有以下几个特点：
a. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。 或驱动比芯片电源电压高的负载.
b.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快;上升延是无源的外接电阻，速度慢。如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
c. 可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。
d. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的。
正常的CMOS输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。这种输出的主要目的有两个：电平转换和线与。
由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。
线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合，如果本电路不想拉低，就输出高电平，因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高电平是靠外接的上拉电阻实现的。(而正常的CMOS输出级，如果出现一个输出为高另外一个为低时，等于电源短路。)
OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

1.
TTL
是双极晶体管构成，
电流控制器件
；
CMOS
是场效应管构成，
电压控制器件
。
2.
TTL
工作电压
，
输入输出的高低电平
VCC=5.0V
时：
VOH>=2.4V，VOL<=0.5V；
VIH>=2.0V，VIL<=0.8V。
因为
2.4V
与
5V
之间还有很大空闲，
对改善噪声容限没什么好处，
又会增大系统功
耗，还会影响速度,因此有了
LVTTL(Low
Voltage
TTL)，分为
3.3V，2.5V
已及更低的工作
电压。
VCC=3.3V
时：
输出
VOH>=2.4V，VOL<=0.4V；
输入
VIH>=2.0V，VIL<=0.8V。
VCC=2.5V
时：
输出
VOH>=2.0V，VOL<=0.2V；
输入
VIH>=1.7V，VIL<=0.7V。
更低的
LVTTL
多用在处理器等高速芯片，使用时需要查看芯片手册。
CMOS
工作电压
，
输入输出的高低电平
VCC=5V
时：
输出
VOH≈5V，VOL<=0.4V；
输入
VIH>=0.7VCC=3.5V，VIL<=0.2VCC=1.0V。
CMOS
相对
TTL
有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于
TTL
输入阻抗。
对应
LVTTL，
出现了
LVCMOS，可以直接相互驱动。
VCC=3.3V
时：
VOH>=3.2V，VOL<=0.1V；
VIH>=2.0V，VIL<=0.7V。
VCC=2.5V
时：
VOH>=2.0V，VOL<=0.1V；
VIH>=1.7V，VIL<=0.7V。
CMOS
使用注意：CMOS
结构内部寄生有可控硅结构，当输入或输入管脚高于
VCC
一
定值(比如一些芯片是
0.7V)时，电流足够大的话，可能引起
闩锁效应
，导致芯片的烧毁。
TTL
和
CMOS
集成电路电平转换
在同样
5V
电源电压情况下，
COMS
电路可以直接驱动
TTL
，因为
CMOS
的输出高电
平大于
2.0V,
输出低电平小于
0.8V
；
而
TTL
电路则不能直接驱动
CMOS
电路，
TTL
的输出
高电平为大于
2.4V
，如果落在
2.4V
～
3.5V
之间，则
CMOS
电路就不能检测到高电平，低
电平小于
0.4V
满足要求
，所以在
TTL
电路驱动
COMS
电路时需要加上拉电阻
。

2．TTL与CMOS集成电路的区分
对型号明确的集成电路，可根据国内、外集成电路的命名方法区分TTL与CMOS电路。型号上标有CC4069、CD4011、HD14069等型号的为CMOS集成电路，型号上标有CT033、74××的为TTL型集成电路。
对型号不明的集成电路，可采用万用表对其工作电压或输出电平进行测试，就能区别是CMOS还是TTL电路。
(1)根据电源电压区分。CMOS集成电路能在3—18V电源电压下正常工作，而TTL集成电路的电源电压为(5±0.5)V。此时只要给集成电路加上3—4V的低压电源，能正常工作的是CMOS集成电路，不能正常工作的是TTL型的集成电路。
(2)根据输出电平区分。CMOS型的集成电路输出端为高电平时，接近电源电压的数值，输出端为低电平时接近0V，动态范围基本上是电源电压的数值。而TTL型集成电路输出端高电平时为3.6V，低电平时为0.1V左右，动态范围为3.5V。
以最简单的门电路为例，检测时电源电压选用5v，将万用表置直流电压10V挡，见图152。输入端依次接高、低电平，然后分别测得输出端所对应的电压值，其差接近5V的为CMOS电路，接近3.5V的为TTL电路。
图152  TTL与COMS集成电路区分