CMOS电平转换电路详解

接线图 2023年01月19日 22:42 291 admin

　　COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体（Compiementary symmetry metal oxide semicoductor）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电平转换电路详解第1张

　　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
　　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 = 2.4V VOLmax = 0.4V VIHmin = 2.0V VILmax = 0.8V
　　CMOS电路临界值（电源电压为＋5V）
　　VOHmin = 4.99V VOLmax = 0.01V VIHmin = 3.5V VILmax = 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

CMOS电平转换电路详解第2张

　　（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。
　　（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 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作 3.3V→5V 电平转换。
　　——这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL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。