数字电子技术基础课件：2.5 TTL和CMOS集成门接口问题及使用注意事项

1、数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 2.5 TTL和和CMOS集成门接口问题及使用注意事项集成门接口问题及使用注意事项 1. TTL与与CMOS系列之间的接口问题系列之间的接口问题 TTL电路和电路和CMOS电路接口时，无论是用电路接口时，无论是用TTL电路驱动电路驱动 CMOS电路还是用电路还是用CMOS电路驱动电路驱动TTL电路，驱动门都必须电路，驱动门都必须 为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够的驱动电流。为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够的驱动电流。 (1) TTL与与CMOS电路的接口问题电路的接口问题 当多种逻辑器件混合使用时，一般需要考虑的是电平当多

2、种逻辑器件混合使用时，一般需要考虑的是电平 是否兼容以及带负载能力两方面。是否兼容以及带负载能力两方面。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 a. 用用TTL电路驱动电路驱动CMOS电路电路 (a) 当用当用TTL电路驱动电路驱动4000系列和系列和HC系列系列CMOS电路电路 (两者的电源电压相近两者的电源电压相近)时，必须设法将时，必须设法将TTL电路的输出高电电路的输出高电 平提升到平提升到3.5V以上。此时可以在以上。此时可以在TTL电路的输出端接一个上电路的输出端接一个上 拉电阻至电源拉电阻至电源VCC(+5V)。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下

3、页下页返回返回 如果如果CMOS电路的电源较高电路的电源较高(VDDVCC )，TTL的输出端的输出端 仍可接一上拉电阻，但需使用集电极开路门电路。仍可接一上拉电阻，但需使用集电极开路门电路。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 另一种方案是采用一个专用的另一种方案是采用一个专用的CMOS电平移动器，它由两电平移动器，它由两 种直流电源种直流电源VCC和和VDD供电，电平移动器接收供电，电平移动器接收TTL电平电平(对应于对应于 VCC)，而输出，而输出CMOS电平电平(对应于对应于VDD)，电路如图所示。，电路如图所示。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页

4、下页返回返回 (b) 用用TTL电路驱动电路驱动HCT系列和系列和ACT系列的系列的CMOS门电路时，门电路时， 因两类电路性能兼容，故可以直接相接，不需外加元件和器件。因两类电路性能兼容，故可以直接相接，不需外加元件和器件。 (2) 用用CMOS电路驱动电路驱动TTL电路电路 由于由于CMOS驱动电流较小驱动电流较小(特别是输出低电平时特别是输出低电平时)，所，所 以对以对TTL电路的驱动能力很有限。例如，电路的驱动能力很有限。例如，CD4069(六反相六反相 器器)只能直接驱动两个只能直接驱动两个74LS系列门负载，系列门负载， 提高提高CMOS电路驱动能力常用的方法：电路驱动能力常用的方

5、法： a. 将同一封装内的门电路并联使用。将同一封装内的门电路并联使用。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 b. 采用采用CMOS驱动器驱动器 c. 采用采用CMOS漏极开路门漏极开路门(OD门门) 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 d. 用三极管反相器作为接口电路，可用三极管电流放大器用三极管反相器作为接口电路，可用三极管电流放大器 扩展电流驱动能力。扩展电流驱动能力。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 2.5.2 使用使用TTL门的几个实际问题门的几个实际问题 1. 输入端电阻对输入端电阻对TTL门工作状态的影响

6、门工作状态的影响 T2 T1 T3 +VCC R R1 R1 iB2 uI + uB1 iR iB1 当当uI0.7V时，时，uB1达到达到 1.4V，T1的集电结和的集电结和T2的发的发 射结导通，但射结导通，但T3仍截止。仍截止。 当自零开始逐渐增加当自零开始逐渐增加R， 则则uI和和uB1随之增加，随之增加，T2一一 直处于截止状态；直处于截止状态； 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 T2 T1 T3 +VCC R R1 R1 iB2 uI + uB1 iR iB1 随着随着R增加，增加，uI和和uBI将继续增加。将继续增加。 当当uI1.4V时时T3导通，输出

7、低电平。导通，输出低电平。 这时这时uBI被钳制在被钳制在2.1V，反，反 过来使过来使uI也限制在约也限制在约1.4V。 以后再增加以后再增加R，则，则uI基本上基本上 维持在维持在1.4V不变，这时不变，这时iR将随将随R 的增加而相应减小。的增加而相应减小。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 典型典型TTL与非门的与非门的 ROFF=0.7 k RON=2k T2 T1 T3 +VCC R R1 R1 iB2 uI + uB1 iR iB1 为使与非门可靠地工作在关门状为使与非门可靠地工作在关门状 态，态，R所允许的最大阻值叫该与非门所允许的最大阻值叫该与非门

8、的关门电阻，记作的关门电阻，记作ROFF。 为使与非门可靠地工作在开门为使与非门可靠地工作在开门 状态，状态，R所允许的最小阻值叫该与所允许的最小阻值叫该与 非门的开门电阻，记作非门的开门电阻，记作RON。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 若若R2 k，则该端相当于输入逻辑，则该端相当于输入逻辑 高电平。高电平。 在工程技术中，常取在工程技术中，常取 ROFF=0.5 k RON=2k T2 T1 T3 +VCC R R1 R1 iB2 uI + uB1 iR iB1 即即 当当TTL与非门的某一输入端通与非门的某一输入端通 过电阻过电阻R接地时：接地时： 若若R0

9、.5k，则该端相当于输入，则该端相当于输入 逻辑低电平；逻辑低电平； 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 与非门与非门7420在输出端空载情况下，实测的在输出端空载情况下，实测的uI R和和uOR关系曲线。关系曲线。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 2. 不使用的输入端的处理不使用的输入端的处理: : 悬空悬空? ?容易受外界信号干扰容易受外界信号干扰 (1) 与非门不使用输入端的接法与非门不使用输入端的接法 & +VCC uI (a) & +VCC uI (b) 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 (2) 或非门不使

10、用输入端的接法或非门不使用输入端的接法 uI +VCC 1 (a) +VCC uI 1 (b) 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 3、不使用的输出端的处理、不使用的输出端的处理 多余的输出端，应该悬空处理，决不允许直接接到多余的输出端，应该悬空处理，决不允许直接接到VDD或或 VSS。否则会产生过大的电流而使器件损坏。否则会产生过大的电流而使器件损坏。 逻辑功能相同的门电路，它们的输入端并联时，输出端逻辑功能相同的门电路，它们的输入端并联时，输出端 可以并联。可以并联。 不同逻辑功能的不同逻辑功能的CMOS电路的输出端也不能直接连到一电路的输出端也不能直接连到一 起，否则造成电源短路而引起器件损坏。起，否则造成电源短路而引起器件损坏。 对于对于TTL系列，除三态门和集电极开路门外，系列，除三态门和集电极开路门外，TTL集成集成 电路的输出端也不允许接在一起。电路的输出端也不允许接在一起。 数字电子技术基础数字电子技术基础 上页上页下页下页返回返回 4、 尖峰电流的影响尖峰电流的影响 a. 电路间相互影响会导致电路间相互影响会导致 逻辑上的错