一.TTL
TTL集成电路的首要型式为晶体管-晶体管逻辑门(transistor-transistor logic gate)，TTL大部分都选用5V电源。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V
2.输入高电平缓输入低电平
Uih≥2.0V，Uil≤0.8V
二.CMOS
CMOS电路是电压操控器材，输入电阻极大，关于搅扰信号非常灵敏，因而不必的输入端不该开路，接到地或许电源上。CMOS电路的长处是噪声容限较宽，静态功耗很小。
1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol
Uoh≈VCC，Uol≈GND
2.输入高电平Uoh和输入低电平Uol
Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC (VCC为电源电压，GND为地)
从上面能够看出:
在相同5V电源电压状况下，COMS电路能够直接驱动TTL，由于CMOS的输出高电平大于2.0V,输出低电平小于0.8V;而TTL电路则不能直接驱动CMOS电路，TTL的输出高电平为大于2.4V，假如落在2.4V～3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小于0.4V满意要求，所以在TTL电路驱动COMS电路时需求加上拉电阻。假如呈现不同电压电源的状况，也能够经过上面的办法进行判别。
假如电路中呈现3.3V的COMS电路去驱动5V CMOS电路的状况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种状况有以下几种办法处理，最简略的便是直接将74HC换成74HCT(74系列的输入输出鄙人面有介绍)的芯片，由于3.3V CMOS 能够直接驱动5V的TTL电路;或许加电压转化芯片;还有便是把单片机的I/O口设为开漏，然后加上拉电阻到5V，这种状况下得依据实践状况调整电阻的巨细，以保证信号的上升沿时刻。
三.74系列简介
74系列能够说是咱们平常触摸的最多的芯片，74系列中分为很多种，而咱们平常用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC，74HCT这三种，这三种系列在电平方面的差异如下：
输入电平 输出电平
74LS TTL电平 TTL电平
74HC COMS电平 COMS电平
74HCT TTL电平 COMS电平
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TTL和CMOS电平
1、TTL电平(什么是TTL电平)：
输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平缓低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2、CMOS电平：
1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。并且具有很宽的噪声容限。
3、电平转化电路：
由于TTL和COMS的凹凸电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v)，所以相互衔接时需求电平的转化：便是用两个电阻对电平分压，没有什么深邃的东西。
4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，有必要外界上拉电阻和电源才干将开关电平作为凹凸电平用。不然它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5、TTL和COMS电路比较：
1)TTL电路是电流操控器材，而CMOS电路是电压操控器材。
2)TTL电路的速度快，传输推迟时刻短(5-10ns)，可是功耗大。COMS电路的速度慢，传输推迟时刻长(25-50ns),但功耗低。COMS电路自身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3)COMS电路的确定效应：
COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非堵截电源，电流一向在增大。这种效应便是确定效应。当发生确定效应时，COMS的内部电流能到达40mA以上，很简单焚毁芯片。
防护办法： 1)在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超越不超越规则电压。
2)芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端呈现瞬间的高压。
3)在VDD和外电源之间加限流电阻，即便有大的电流也不让它进去。
4)当系统由几个电源别离供电时，开关要按下列次序：敞开时，先敞开COMS路得电 源，再敞开输入信号和负载的电源;封闭时，先封闭输入信号和负载的电源，再封闭COMS电路的电源。
6、COMS电路的运用注意事项
1)COMS电路时电压操控器材，它的输入总抗很大，对搅扰信号的捕捉才干很强。所以，不必的管脚不要悬空，要接上拉电阻或许下拉电阻，给它一个安稳的电平。
2)输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流约束在1mA之内。
3)当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。
4)当输入端接大电容时，应该在输入端和电容直接维护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。
5)COMS的输入电流超越1mA，就有或许烧坏COMS。
7、TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊状况的处理)：
1)悬空时相当于输入端接高电平。由于这时能够看作是输入端接一个无穷大的电阻。
2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。由于由TTL门电路的输入端负载特性可知，只要在输入端接的串联电阻小于910欧 时，它输入来的低电平信号才干被门电路辨认出来，串联电阻再大的话输入端就一向呈现高电平。这个必定要注意。COMS门电路就不必考虑这些了。
8、TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出，那便是漏电流，为什么有漏电流呢?那是由于当三极管截止的时分，它的基极电流约等于0，可是并不是真实的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真实的 0，而是约0。而这个便是漏电流。
开漏输出：OC门的输出便是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它能够吸收很大的电流，可是不能向外输出的电流。所以，为了能输入和输出电流，它运用的时分要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转化器以及满意吸收大负载电流的需求。
9、什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么差异?
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。由于TTL便是一个三级关，图腾柱也便是两个三级管推挽相连。所以推挽便是图腾。一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA
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CMOS 器材不必的输入端有必要连到高电平或低电平, 这是由于 CMOS 是高输入阻抗器材, 抱负状况是没有输入电流的. 假如不必的输入引脚悬空, 很简单感应到搅扰信号, 影响芯片的逻辑运转, 乃至静电积累永久性的击穿这个输入端, 构成芯片失效.
别的, 只要 4000 系列的 CMOS 器材能够作业在15伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能作业在 5伏电源下, 现在已经有作业在 3伏和 2.5伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了.
CMOS电平缓TTL电平:
CMOS逻辑电平规模比较大，规模在3～15V，比方4000系列当5V供电时，输出在4.6以上为高电平，输出在0.05V以下为低电平。输入在3.5V以上为高电平，输入在1.5V以下为低电平。
而关于TTL芯片，供电规模在0～5V，常见都是5V，如74系列5V供电，输出在2.7V以上为高电平，输出在 0.5V以下为低电平，输入在2V以上为高电平，在0.8V以下为低电平。因而，CMOS电路与 TTL电路就有一个电平转化的问题，使两者电平域值能匹配。
有关逻辑电平的一些概念 ：
要了解逻辑电平的内容，首要要知道以下几个概念的意义：
1：输入高电平(Vih)：保证逻辑门的输入为高电平常所答应的最小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则以为输入电平为高电平。
2：输入低电平(Vil)：保证逻辑门的输入为低电平常所答应的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则以为输入电平为低电平。
3：输出高电平(Voh)：保证逻辑门的输出为高电平常的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平常的电平值都有必要大于此Voh。
4：输出低电平(Vol)：保证逻辑门的输出为低电平常的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平常的电平值都有必要小于此Vol。
5： 阀值电平(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电平，便是电路刚刚牵强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值，关于CMOS电路的阈值电平，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证安稳的输 出，则有必要要求输入高电平> Vih，输入低电平
关于一般的逻辑电平，以上参数的联系如下：
Voh > Vih > Vt > Vil > Vol
6：Ioh：逻辑门输出为高电平常的负载电流(为拉电流)。
7：Iol：逻辑门输出为低电平常的负载电流(为灌电流)。
8：Iih：逻辑门输入为高电平常的电流(为灌电流)。
9：Iil：逻辑门输入为低电平常的电流(为拉电流)。
门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种方法的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门别离称为集电极开路(OC)、漏极开路(OD)、发射极开路(OE)，运用时应检查是否接上拉电阻(OC、OD门)或下拉电阻(OE门)，以及电阻阻值是否适宜。关于集电极开路(OC)门，其上拉电阻阻值RL应满意下面条件：
(1)：RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih)
(2)：RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)
其间n：线与的开路门数;m：被驱动的输入端数。
10：常用的逻辑电平
·逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。
·其间TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列(5V TTL和5V CMOS)、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。
·5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。
·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。
·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。
·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。
·RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。
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OC门，又称集电极开路(漏极开路)与非门门电路，Open Collector(Open Drain)。
为什么引进OC门?
实践运用中,有时需求两个或两个以上与非门的输出端衔接在同一条导线上，将这些与非门上的数据(状况电平)用同一条导线运送出去。因而，需求一种新的与非门电路–OC门来完成“线与逻辑”。
OC门首要用于3个方面：
1、完成与或非逻辑，用做电平转化，用做驱动器。由于OC门电路的输出管的集电极悬空，运用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。OC门运用上拉电阻以输出高电平，此外为了加大输出引脚的驱动才干，上拉电阻阻值的挑选准则，从下降功耗及芯片的灌电流才干考虑应当满足大;从保证满足的驱动电流考虑应当满足小。
2、线与逻辑，即两个输出端(包含两个以上)直接互连就能够完成“AND”的逻辑功用。在总线传输等实践运用中需求多个门的输出端并联衔接运用，而一般TTL门输出端并不能直接并接运用，不然这些门的输出管之间由于低阻抗构成很大的短路电流(灌电流)，而烧坏器材。在硬件上，可用OC门或三态门(ST门)来完成。 用OC门完成线与，应一起在输出端口应加一个上拉电阻。
3、三态门(ST门)首要用在运用于多个门输出同享数据总线，为防止多个门输出一起占用数据总线，这些门的使能信号(EN)中只答应有一个为有用电平(如高电平)，由于三态门的输出是推拉式的低阻输出，且不需接上拉(负载)电阻，所以开关速度比OC门快，常用三态门作为输出缓冲器。
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什么是OC、OD?
集电极开路门(集电极开路 OC 或漏极开路 OD)
Open-Drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路(Open-Collector)输出，即TTL中的集电极开路(OC)输出。一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。
Open-Drain是对MOS管而言，Open-Collector是对双极型管而言，在用法上没啥差异。
开漏方法的电路有以下几个特色：
a. 使用外部电路的驱动才干，削减IC内部的驱动。 或驱动比芯片电源电压高的负载.
b.能够将多个开漏输出的Pin，衔接到一条线上。经过一只上拉电阻，在不添加任何器材的状况下，构成“与逻辑”联系。这也是I2C，SMBus等总线判别总线占用状况的原理。假如作为图腾输出有必要接上拉电阻。接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快;上升延是无源的外接电阻，速度慢。假如要求速度高电阻挑选要小，功耗会大。所以负载电阻的挑选要统筹功耗和速度。
c. 能够使用改动上拉电源的电压，改动传输电平。例如加上上拉电阻就能够供给TTL/CMOS电平输出等。
d. 开漏Pin不衔接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。一般来说，开漏是用来衔接不同电平的器材，匹配电平用的。
正常的CMOS输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉便是OPEN-DRAIN了。这种输出的首要意图有两个：电平转化和线与。
由于漏级开路，所今后级电路有必要接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就能够决议输出电平。这样你就能够进行恣意电平的转化了。
线与功用首要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合，假如本电路不想拉低，就输出高电平，由于OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高电平是靠外接的上拉电阻完成的。(而正常的CMOS输出级，假如呈现一个输出为高别的一个为低时，等于电源短路。)
OPEN-DRAIN供给了灵敏的输出方法，可是也有其缺点，便是带来上升沿的延时。由于上升沿是经过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻挑选小时延时就小，但功耗大;反之延时大功耗小。所以假如对延时有要求，则主张用下降沿输出。
