二极管逻辑和TTL逻辑与CMOS逻辑的优缺点比较

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精选答案

二极管逻辑电路优点是电路形式简单，工作电压范围不受限制，用开关管或超快恢复二极管、肖特基二极管可以达到较高的速度，但驱动能力相对较弱，功耗相对较大，输入阻抗相对较低，综合起来造成扇出系数很低；

TTL逻辑电路缺点是电路形式比二极管逻辑电路要复杂，工作电压范围较窄，输入阻抗高于二极管逻辑电路但不如CMOS逻辑电路，功耗略大，优点是速度较高，驱动能力也较强，综合起来扇出系数中等；

CMOS逻辑电路缺点是电路形式比二极管逻辑电路要复杂，工作电压范围宽于TTL逻辑电路但明显小于二极管逻辑电路，优点是速度较高，驱动能力也较强，而且输入阻抗极高，综合起来扇出系数最大。

TTL：双极型器件，一般电源电压 5V，速度快（数ns），功耗大（mA级），负载力大，不用端多数不用处理。

CMOS：单级器件，一般电源电压 15V，速度慢（几百ns），功耗低，省电（uA级），负载力小，不用端必须处理。

CMOS 和 TTL 电平的主要区别在于输入转换电平。

CMOS：它的转换电平是电源电压的 1/2，因为 CMOS 的输入时互补的，保证了转换电平是电源电压的 1/2。

TTL：由于它的输入多射击晶体管的结构，决定了转换电平是 2 倍的 PN 结正向压降，大约为 1.4V。TTL 电源只有 5V的，而且输入电流的方向是向外的！

CMOS 电路应用最广，具有输入阻抗高、扇出能力强、电源电压宽、静态功耗低、抗干扰能力强、温度稳定性好等特点，但多数工作速度低于 TTL 电路。

如果是 TTL 驱动 CMOS，要考虑电平的接口。TTL 可直接驱动 74HCT 型的 CMOS，其余必须考虑逻辑电平的转换问题。

如果是 CMOS 驱动 TTL，要考虑驱动电流不能太低。

74HC/74HCT 型 CMOS 可直接驱动 74/74LS 型 TTL，除此需要电平转换。

由于 CMOS 的输入阻抗都比较大，一般比较容易捕捉到干扰脉冲，所以 NC 的脚尽量要接个上拉电阻，而且 CMOS 具有电流闩锁效应，容易烧掉 IC，所以输入端的电流尽量不要太大，最好加限流电阻。

CMOS :H 5V L 0V,TTL H:4.3V左右,L 0.4V ;

TTL 双极器件、电源电压5V、速度快数ns、功耗大mA级、负载力大，负载以mA计，不用端多半可不做处理。

CMOS 单级器件、电源电压可到15V、速度慢几百nS，功耗低省电uA级、负载力小以容性负载计，不用端必须处理。

设计便携式和电池供电的设备多用CMOS芯片，对速度要求较高的最好选用TTL中的74SXXX系列。

通常用74HCXXX系列的可兼顾速度和功耗。是一种改进型的CMOS技术。

CMOS 和 TTL 电平的主要区别是输入转换电平. CMOS 的转换电平是电源电压的 1/2, 从 4000 系列的电源电压最高可达 18V, 到 74HC 的 5V, 以至 3.3V 和将来的 2.5V, 1.8V, 0.8V 等等. 这是因为 CMOS 的输入是互补的, 保证转换电平是电源电压的 1/2. TTL 由于其输入多射极晶体管的结构所决定, 转换电平是 2 倍的 PN 结正向压降, 大约是 1.4V 左右. TTL 电源只有 5V 的, 而且输入的电流方向是向外的.

74ls: 是低功耗肖特基 TTL电平（L电平：小于等于0.8V ；H电平：大于等于2V）

74lv：低压CMOS器件，Vcc为3.3V COMS电平

74HC：高速CMOS器件 ，Vcc为5V CMOS电平

74HCT：高速CMOS器件 ，Vcc为5V TTL电平（可完全替代74LS系列）

CD4000：标准的COMS电路，Vcc＝5～18V，CMOS电平

MC14000：基本上可以完成代替cd4000，只是要注意负载的驱动能力

什么是TTL电平和CMOS电平：

TTL电平（L电平：小于等于0.8V ；H电平：大于等于2V）

COMS电平（L电平：小于等于0.3Vcc ；H电平：大于等于0.7Vcc）

CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入端, 造成芯片失效.

另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在 15伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5伏电源下, 现在已经有工作在 3伏和 2.5伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了.