**TTL和CMOS电平概述**
TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是两种广泛应用于数字电路中的逻辑门电路技术。它们各自拥有独特的特性和应用场合。
**1. TTL电平**
TTL电平主要特点是：
- 输出高电平通常在3.5V左右，最低要求为2.4V，而输出低电平在0.2V左右，不能高于0.4V。
- 输入高电平的阈值为2.0V以上，低电平阈值为0.8V以下，噪声容限为0.4V。
- TTL电路由双极型晶体管构成，功耗相对较高，大约为1~5mA/门。
- 工作频率较高，但相比于CMOS，速度稍快但功耗较大。
**2. CMOS电平**
CMOS电平的主要特征包括：
- 输出高电平接近电源电压，输出低电平接近0V，电平差较大，提供更好的抗干扰能力。
- 逻辑电平范围宽，可工作在5~15V的电源电压下。
- 功耗极小，与TTL相比，CMOS电路更节能。
- 工作频率通常比TTL略低，但高速CMOS可与TTL相媲美。
- 具有较大的噪声容限，输入端对信号变化的容忍度更高。
**3. 电平转换电路**
由于TTL和CMOS的高低电平标准不一致，进行两者间的信号传输需使用电平转换电路。简单的转换方法是通过电阻分压来匹配电平。
**4. 开漏（OC）门和漏极开路（OD）门**
- OC门是集电极开路门，OD门是漏极开路门。它们需要外部上拉电阻和电源才能形成标准的高电平输出，常用于驱动大电流负载或作为开关使用。
**5. TTL和CMOS电路比较**
- TTL是电流控制，速度快但功耗大；CMOS是电压控制，速度相对较慢但功耗低。
- TTL的传输延迟时间短，约为5-10ns，而CMOS为25-50ns，但CMOS功耗较低且与输入信号频率有关。
- CMOS存在锁定效应，当输入过大电流时可能导致内部电流急剧增加，应采取保护措施避免芯片受损。
**6. COMS电路使用注意事项**
- 不用的输入端需接上拉或下拉电阻以稳定电平。
- 输入端接低阻信号源时需串联限流电阻。
- 长距离传输信号需匹配电阻。
- 大电容输入时需在输入端和电容间加保护电阻。
- 输入电流超过1mA可能损坏CMOS。
**7. TTL门电路输入端负载特性**
- 输入端悬空时，相当于输入高电平。
- TTL门电路输入端带电阻时，若电阻大于910欧姆，输入端将无法识别低电平信号。
**8. 开漏输出**
- 开漏输出如OC门和OD门在截止时会有漏电流，需要配合上拉电阻和电源使用，以实现电流的输入和输出。
**9. 图腾柱与开漏电路**
- 图腾柱输出是指TTL集成电路中带有上拉三极管的输出，由两个反相的晶体管推挽连接，提供高电平和低电平输出，而OC门没有内置上拉电阻。
- 开漏电路仅能吸收电流，不能主动输出，需要外部元件支持。
TTL和CMOS在电路设计中各有优劣，根据应用场景选择合适的电平标准和电路结构至关重要。理解它们的特点和使用规则对于电子工程师来说是基础而关键的知识。
