数字电路基础_D02-06TTL与CMOS、ECL电路的连接

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1、2.6 TTL 与 CMOS、ECL 电路的连接数字系统一般总是由几个子系统组成，其中有的子系统要求对数据进行高速运算，而有 的子系统允许以较低的速度处理数据。为了合理地使用器件，往往在一个系统中，同时使用 不同结构的电路，也就存在两种不同类型器件的连接问题，由于通常两种器件的外特性不完 全相同，如 TTL 与 ECL 电路的连接，TTL 与 CMOS 电路的连接等，必须有适当的接口电路来 实现它们之间的信号转换。1TTL 与 CMOS、ECL 电路连接需要考虑的问题 数字系统连接时可定义前级为驱动电路，后级为负载电路，如图 26l 所示(用逻辑门 表示)。无论是用 TTL 电路驱动 CMOS

2、、ECL 电路，还是用 CMOS、ECL 电路驱动 TTI 电路，驱动门 必须能为负载门提供符合标准的高、低电平和足够的驱动电流，驱动门与负载的具体条件 在电路的连接问题上，为了保证电路能够正常工作，主要需解决的问题就是电平转换和 电流转换问题。2用 TTL 电路驱动 CMOS 电路 TTL(74 系列、74LS 系列)电路驱动 CMOS(CC4000 系列、74HC 系列)电路时，只有 TTL 电 路的输出电平无法满足对负载管的驱动，而其他三项指标满足驱动条件。因此，需要对 TTL 电路的输出电平进行调整。 CMOS 高速 HCT 系列产品是为了方便与 TTL 连接，所以无需外接任何接口电路

3、即可实现 TTL 电路对这种电路的驱动。3用 CMOS 电路驱动 TTL 电路用 CC4000 系列驱动 TTL 路 74 系列，需要对 CMOS 电路的输出电流进行调整。 如果用 CC4000 系列驱动 TTL 电路 74LS 系列，m 只有等于 l 时，电路才可直接相连，否 则需要进行电流转换。4TTL 与 ECL 电路的连接这两种电路的电平是完全不匹配的，因此，必须有适当的电平转换电路以实现它们之间电平的转换。电平转换电路通常要采用土 5V 两个电源同时工作，实现 TTL 电路单输出与 ECL 两个互补输出的电平转换。 5TTL 与 CMOS 电路连接 (1)TTL/CMOS 电平转换接

4、口电路 当电路不能满足认 UoHmin：UiHmin 条件时，必须在驱动与负载电路间增加电平转换 的接口电路。最简单的电路形式是在 TTL 输出端和电源之间加上拉电阻 R，如图 2-6-2 所示。 对上拉电阻的取值范围的计算方法与 OC 门外接负载电阻的计算方法相同，这里不再赘述。在有些情况下，CM0S 电路的电源电压较高(如 UDD15V)，可采用集电极开路的门电路 (OC 门)作为驱动电路。OC 门的输出端耐压可达 30V 以上。 (2)CMOSTTL 电流转换的接口电路 当电路不能满足 IoLmaxIiLmax 时，可用以下几种方法来解决。一是将驱动门并接使 用来增大输出低电平的灌电流；

5、二是在 CMOS 电路的输出端增加一级 CMOS 驱动器，第三种是 采用分立元件电流放大器来实现电流放大，电路如图 2-6-3 所示。例如，用 CC4000 系列 CMOS 电路驱动 74 系列 TTL 电路时，可用这种接口电路。只要电流放大电路的参数选的合理，就一定可以同时满足输出电流和电压的要求。6.各种系列门电路的性能比较为了便于比较，表 2-6-3 中示出了各种系列门电路的速度与功耗指标。尽管 CMOS 和大多数的 MOS 电路输人都有保护电路，但这些保护电路受电路结构限制， 吸收的瞬时变化能量不可能没有限制，太大的瞬变信号会破坏保护电路，导致破坏整个电路 的工作。为防止这种现象发生，

6、应注意以下几点：(1)焊接芯片时应注意将电烙铁的外壳接地。 (2)拔出或插入器件时；应关闭所有电源。 (3)不用的输入端应根据逻辑要求或接电源 UDD(与非门)，或接地(或非门)，或与其他输 入端相连。 (4)输出级所接电容负载不能大于 500pF，否则将因输出级动态功率过大而损坏电路。(5)由于基本的 CMOS 电路有互补输出的特点，所以其输出端不能并接。小结了解半导体器件的开关特性是理解各种逻辑门电路特性的基础。二极管的静态只有导通 和截止两个状态，而三极管的静态在满足一定的条件下，对应饱和导通和截止两个状态，其 饱和条件是 IbIbs，截止条件是 Ube05V(NPN 管)。二极管和三极

7、管的动态开关特性主要表现在两种状态之间的转换需要一定的时间，二极管的动态开关特性用反向恢复时间来描述，三极管的动态开关特性用导通时间和关闭时间 来描述。 分立元件构成简单逻辑门电路主要有：二极管与门、或门和三极管反相器，它们是集成 逻辑门电路的基础。按制造工艺划分，双极型逻辑门电路主要有下面几种类型： 1 TTL 电路 （1） 5474 系列 （2）54H74H 系列 （3）54S74S 系列 （4）54LS74LS 系列（5）54AS74AS 系列 （6）54ALS74ALS 系列 2. HTL 电路 3. ECL 电路 4. IIL 电路 单极型 MOS 管电路分为如下几类： 1 CMOS

8、 电路 （1）4000 系列 （2）54HC/74HC 系列 （3）54HCT/74HCT 系列 2 NMOS 电路 3 PMOS 电路 一定要注意掌握正确的使用方法，否则容易造成器件的损坏。 在学习这些集成电路时重点应放在它们的外部特性上。一个特性是外部的电气特性，包 括电压传输特性(输入噪声容限)、输入特性(输入负载特性)、输出特性(输出负载能力)、功 耗的计算及动态特性(平均传输延迟时间)等；另一个特性是它输人和输出的逻辑关系，即逻 辑功能。数字集成电路按逻辑功能、输出结构划分可有以下几类：1. 与门2. 或门 3. 非门 5. 与非门 6. 或非门 7. 与或非门 8. 异或门电路的输出结构分： 1 推拉式输出CMOS 反相器输出 2 OC 输出/OD 输出 3 三态（TS）输出OCOD 输出的电路，能够实现“线与”的逻辑功能，可用于电平转换接口电路及驱动 器。三态(TS)输出的电路，广泛用于数据总线上，实现多路信号在总线上分时传送或双向传 送，以提高总线的利用率。