TTL集成電路:
1、介紹
TTL集成電路是一種單片集成電路。在這種集成電路中,一個邏輯電路的所有元器件和連線都制作在同一塊半導體基片上。由于這種數字集成電路的輸人端和輸出端的電路結構形式采用了晶體管,所以一般稱為晶體管一晶體管(Transistor-tranSiS-tor Logic)邏輯電路,簡稱TTL電路。它采用雙極型工藝制造,具有高速度低功耗和品種多等特點。 從六十年代開發成功第一代產品以來現有以下幾代產品。
第一代TTL包括SN54/74系列,(其中54系列工作溫度為-55℃~ 125℃,74系列工作溫度為0℃~ 75℃) ,低功耗系列簡稱lttl,高速系列簡稱HTTL。
第二代TTL包括肖特基箝位系列(STTL)和低功耗肖特基系列(LSTTL)。
第三代為采用等平面工藝制造的先進的STTL(ASTTL)和先進的低功耗STTL(ALSTTL)。由于LSTTL和ALSTTL的電路延時功耗積較小,STTL和ASTTL速度很快,因此獲得了廣泛的應用。
2、TTL門電路的基本性能
3、TTL電路品種
門電路
譯碼器/驅動器
觸發器
計數器
移位寄存器
單穩、雙穩電路和多諧振蕩器
加法器、乘法器
奇偶校驗器
碼制轉換器
線驅動器/線接收器
多路開關
存儲器
4、瞬態特性
由于寄生電容和晶體管載流子的存儲效應的存在,輸入和輸出波形如下。存在四個時間常數td,tf,ts和tr。延遲時間td,下降時間tf ,存儲時間ts ,上升時間tr 。
5、主要封裝形式
雙列直插
扁平封裝
CMOS集成電路:
CMOS邏輯門電路是在TTL電路問世之后 ,所開發出的第二種廣泛應用的數字集成器件,從發展趨勢來看,由于制造工藝的改進,CMOS電路的性能有可能超越TTL而成為占主導地位的邏輯器件 。CMOS電路的工作速度可與TTL相比較,而它的功耗和抗干擾能力則遠優于TTL。此外,幾乎所有的超大規模存儲器件 ,以及PLD器件都采用CMOS藝制造,且費用較低。
TTL與CMOS比較:
1、電平比較
TTL電平: 輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下,一般輸出高電平是3.5V,輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平>=2.0V,最小輸入低電平<=0.8V,噪聲容限是0.4V。
CMOS電平:'1'邏輯電平電壓接近于電源電壓,'0'邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。
2、OC與OD
OC門,即集電極開路門電路,OD門,即漏極開路門電路,必須外界上拉電阻和電源才能將開關電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關大電壓和大電流負載,所以又叫做驅動門電路。
3、 TTL和COMS電路比較
1)TTL電路是電流控制器件,而coms電路是電壓控制器件。
2)TTL電路的速度快,傳輸延遲時間短(5-10ns),但是功耗大。
COMS電路的速度慢,傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。
COMS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關,頻率越高,芯片集越熱,這是正常現象。
3)COMS電路的鎖定效應:
COMS電路由于輸入太大的電流,內部的電流急劇增大,除非切斷電源,電流一直在增大。這種效應就是鎖定效應。當產生鎖定效應時,COMS的內部電流能達到40mA以上,很容易燒毀芯片。
防御措施:
1)在輸入端和輸出端加鉗位電路,使輸入和輸出不超過不超過規定電壓。
2)芯片的電源輸入端加去耦電路,防止VDD端出現瞬間的高壓。
3)在VDD和外電源之間加線流電阻,即使有大的電流也不讓它進去。
4)當系統由幾個電源分別供電時,開關要按下列順序:開啟時,先開啟COMS電路得電源,再開啟輸入信號和負載的電源;關閉時,先關閉輸入信號和負載的電源,再關閉COMS
電路的電源。
4、COMS電路的使用注意事項
1)COMS電路時電壓控制器件,它的輸入總抗很大,對干擾信號的捕捉能力很強。所以,不用的管腳不要懸空,要接上拉電阻或者下拉電阻,給它一個恒定的電平。
2)輸入端接低內組的信號源時,要在輸入端和信號源之間要串聯限流電阻,使輸入的電流限制在1mA之內。
3)當接長信號傳輸線時,在COMS電路端接匹配電阻。
4)當輸入端接大電容時,應該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。
5)COMS的輸入電流超過1mA,就有可能燒壞COMS。
5、TTL門電路中輸入端負載特性(輸入端帶電阻特殊情況的處理):
1)懸空時相當于輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮大的電阻。
2)在門電路輸入端串聯10K電阻后再輸入低電平,輸入端出呈現的是高電平而不是低電平。因為由TTL門電路的輸入端負載特性可知,只有在輸入端接的串聯電阻小于910歐時,
它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來,串聯電阻再大的話輸入端就一直呈現高電平。這個一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。
6.TTL電路有集電極開路OC門,MOS管也有和集電極對應的漏極開路的OD門,它的輸出就叫做開漏輸出。
OC門在截止時有漏電流輸出,那就是漏電流,為什么有漏電流呢?那是因為當三機管截止的時候,它的基極電流約等于0,但是并不是真正的為0,經過三極管的集電極的電流也就不是真正的0,而是約0。而這個就是漏電流。開漏輸出:OC門的輸出就是開漏輸出;OD門的輸出也是開漏輸出。它可以吸收很大的電流,但是不能向外輸出的電流。所以,為了能輸入和輸出電流,它使用的時候要跟電源和上拉電阻一起用。OD門一般作為輸出緩沖/驅動器、電平轉換器以及滿足吸收大負載電流的需要。
7、什么叫做圖騰柱,它與開漏電路有什么區別?
TTL集成電路中,輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出,沒有的叫做OC門。因為TTL就是一個三極管,圖騰柱也就是兩個三極管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出,高電平400UA,低電平8MA