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CMOS电平转换电路详解

2017-09-08 10:44 来源:www.elecfans.com 作者:

COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体(Compiementarysymmetrymetaloxidesemicoductor)集成电路的英文缩写,电路的许多基本逻辑单元都是用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管按照互补对称形式连接的,静态功耗很小。

COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5~+15V均能正常工作,电压波动允许±10,当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1,输出电压低于VSS+0.5V(VSS为数字地)为逻辑0。CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc,而输出低电平约为0.1Vcc.当输入电压高于VDD-1.5V时为逻辑1,输入电压低于VSS+1.5V(VSS为数字地)为逻辑0。

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。

标准TTL输入高电平最小2V,输出高电平最小2.4V,典型值3.4V,输入低电平最大0.8V,输出低电平最大0.4V,典型值0.2V(输入H》2V,输入L《0.8V;输出H》2.4V(3.4V),输出L《0.4V(0.2V)。

CMOS电平是数字信号还是模拟信号?

CMOS电平是数字信号,COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5--+15V均能正常工作,电压波动允许±10,当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1,输出电压低于VSS+0.5V(VSS为数字地)为逻辑0,一般数字信号才是0和1。

CMOS电平标准_CMOS电平转换电路

CMOS电平转换电路详解

CMOS电平转换电路详解

1、TTL电路和CMOS电路的逻辑电平

VOH:逻辑电平1的输出电压

VOL:逻辑电平0的输出电压

VIH:逻辑电平1的输入电压

VIH:逻辑电平0的输入电压

TTL电路临界值:

VOHmin=2.4VVOLmax=0.4VVIHmin=2.0VVILmax=0.8V

CMOS电路临界值(电源电压为+5V)

VOHmin=4.99VVOLmax=0.01VVIHmin=3.5VVILmax=1.5V

2、TTL和CMOS的逻辑电平转换

CMOS电平能驱动TTL电平

TTL电平不能驱动CMOS电平,需加上拉电阻。

3、用逻辑芯片特点

74LS系列:TTL输入:TTL;输出:TTL

74HC系列:CMOS输入:CMOS;输出:CMOS

74HCT系列:CMOS输入:TTL;输出:CMOS

CD4000系列:CMOS输入:CMOS输出:CMOS。

CMOS电平标准_CMOS电平转换电路

常用的几种电平转换方案

(1)晶体管+上拉电阻法

就是一个双极型三极管或MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。

CMOS电平转换电路详解

CMOS电平转换电路详解

(2)OC/OD器件+上拉电阻法

跟(1)类似。适用于器件输出刚好为OC/OD的场合。

(3)74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V)

凡是输入与5VTTL电平兼容的5VCMOS器件都可以用作3.3V→5V电平转换。

——这是由于3.3VCMOS的电平刚好和5VTTL电平兼容(巧合),而CMOS的输出电平总是接近电源电平的。

廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/。。。)系列(那个字母T就表示TTL兼容)。

(4)超限输入降压法(5V→3.3V,3.3V→1.8V,。。。)

凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。

这里的“超限”是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。

例如,74AHC/VHC系列芯片,其datasheets明确注明“输入电压范围为0~5.5V”,如果采用3.3V供电,就可以实现5V→3.3V电平转换。

(5)专用电平转换芯片

最著名的就是164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案,但是也是很昂贵的(俺前不久买还是¥45/片,虽是零售,也贵的吓人),因此若非必要,最好用前两个方案。

(6)电阻分压法

最简单的降低电平的方法。5V电平,经1.6k+3.3k电阻分压,就是3.3V。

(7)限流电阻法

如果嫌上面的两个电阻太多,有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,保证输入保护电流不超过极限(如74HC系列为20mA),仍然是安全的。

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