邏輯電平詳細(xì)介紹

邏輯電平有：TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、GTL、BTL、ETL、GTLP；RS232、RS422、RS485等。 

常用邏輯系列器件 

TTL：Transistor-Transistor Logic 

CMOS：Complementary Metal Oxide Semicondutor 

LVTTL：Low Voltage TTL 

LVCMOS：Low Voltage CMOS 

ECL：Emitter Coupled Logic， 

PECL：Pseudo/Positive Emitter Coupled Logic 

LVDS：Low Voltage Differential Signaling 

GTL：Gunning Transceiver Logic 

BTL： Backplane Transceiver Logic 

ETL： enhanced transceiver logic 

GTLP：Gunning Transceiver Logic Plus 

TI的邏輯器件系列有：74、74HC、74AC、74LVC、74LVT等 

S – Schottky Logic 

LS – Low-Power Schottky Logic 

CD4000 – CMOS Logic 4000 

AS – Advanced Schottky Logic 

74F – Fast Logic 

ALS – Advanced Low-Power Schottky Logic 

HC/HCT – High-Speed CMOS Logic 

BCT – BiCMOS Technology 

AC/ACT – Advanced CMOS Logic 

FCT – Fast CMOS Technology 

ABT – Advanced BiCMOS Technology 

LVT – Low-Voltage BiCMOS Technology 

LVC – Low Voltage CMOS Technology 

LV – Low-Voltage 

CBT – Crossbar Technology 

ALVC – Advanced Low-Voltage CMOS Technology 

AHC/AHCT – Advanced High-Speed CMOS 

CBTLV – Low-Voltage Crossbar Technology 

ALVT – Advanced Low-Voltage BiCMOS Technology 

AVC – Advanced Very-Low-Voltage CMOS Logic 

TTL器件和CMOS器件的邏輯電平

：邏輯電平的
概念

要了解邏輯電平的內(nèi)容，首先要知道以下幾個概念的含義： 

1：輸入高電平（Vih）： 保證邏輯門的輸入為高電平時所允許的最小輸入高電平，當(dāng)輸入電平高于Vih時，則認(rèn)為輸入電平為高電平。 

2：輸入低電平（Vil）：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當(dāng)輸入電平低于Vil時，則認(rèn)為輸入電平為低電平。 

3：輸出高電平（Voh）：保證邏輯門的輸出為高電平時的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都
大于此Voh。 

4：輸出低電平（Vol）：保證邏輯門的輸出為低電平時的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都
小于此Vol。 

5：閥值電平(Vt)： 數(shù)字電路芯片都存在一個閾值電平，
電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動作時的電平。它是一個界于Vil、Vih
的電壓值，對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩(wěn)定的輸出，則
要求輸入高電平> Vih，輸入低電平<Vil，而
輸入電平在閾值上下，也
Vil～Vih
區(qū)域，電路的輸出會處于不穩(wěn)定
。 

對于
的邏輯電平，
參數(shù)的關(guān)系如下： 

Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。 

6：Ioh：邏輯門輸出為高電平時的負(fù)載電流（為拉電流）。 

7：Iol：邏輯門輸出為低電平時的負(fù)載電流（為灌電流）。 

8：Iih：邏輯門輸入為高電平時的電流（為灌電流）。 

9：Iil：邏輯門輸入為低電平時的電流（為拉電流）。 

門電路輸出極在集成單元內(nèi)不接負(fù)載電阻而直接引出
輸出端，這種形式的門稱為開路門。開路的TTL、CMOS、ECL門分別稱為集電極開路（OC）、漏極開路（OD）、發(fā)射極開路（OE），使用時應(yīng)審查是否接上拉電阻（OC、OD門）或下拉電阻（OE門），以及電阻阻值是否合適。對于集電極開路（OC）門，其上拉電阻阻值RL應(yīng)滿足下面條件： 

（1）： RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh＋m*Iih） 

（2）：RL > （VCC－Vol）/（Iol＋m*Iil） 

其中n：線與的開路門數(shù)；m：被驅(qū)動的輸入端數(shù)。 

：常用的邏輯電平

·邏輯電平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。 

·其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類：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邏輯電平是通用的邏輯電平。 

·3.3V及以下的邏輯電平被稱為低電壓邏輯電平，常用的為LVTTL電平。 

·低電壓的邏輯電平還有2.5V和1.8V兩種。 

·ECL/PECL和LVDS是差分輸入輸出。 

·RS-422/485和RS-232是串口的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-422/485是差分輸入輸出，RS-232是單端輸入輸出。

TTL和CMOS的邏輯電平關(guān)系

圖2－1：TTL和CMOS的邏輯電平圖 

上圖為5V TTL邏輯電平、5V CMOS邏輯電平、LVTTL邏輯電平和LVCMOS邏輯電平的示意圖。 

5V TTL邏輯電平和5V CMOS邏輯電平是很通用的邏輯電平，注意他們的輸入輸出電平差別較大，在互連時要特別注意。 


5V CMOS器件的邏輯電平參數(shù)與供電電壓有
關(guān)系，

下，Voh≥Vcc-0.2V，Vih≥0.7Vcc；Vol≤0.1V，Vil≤0.3Vcc；噪聲容限較TTL電平高。 

JEDEC組織在定義3.3V的邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)時，定義了LVTTL和LVCMOS邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)。 

LVTTL邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出電平與5V TTL邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出電平很接近，從而給

的互連帶來了方便。 LVTTL邏輯電平定義的工作電壓范圍是3.0－3.6V。 

LVCMOS邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)是從5V CMOS邏輯電平關(guān)注移植過來的，
它的Vih、Vil和Voh、Vol與工作電壓有關(guān)，其值如上圖
。LVCMOS邏輯電平定義的工作電壓范圍是2.7－3.6V。 

5V的CMOS邏輯器件工作于3.3V時，其輸入輸出邏輯電平即為LVCMOS邏輯電平，它的Vih大約為0.7×VCC＝2.31V左右，
此電平與LVTTL的Voh（2.4V）
的電壓差太小，使邏輯器件工作不穩(wěn)定性
，

不推薦使用5V CMOS器件工作于3.3V電壓的工作方式。

的原因，使用LVCMOS輸入電平參數(shù)的3.3V邏輯器件也很少。 

JEDEC組織
加強(qiáng)在3.3V上各種邏輯器件的互連和3.3V與5V邏輯器件的互連，在參考LVCMOS和LVTTL邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，又定義了一種標(biāo)準(zhǔn)，其名稱即為3.3V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)，其參數(shù)如下： 

圖2－2：低電壓邏輯電平標(biāo)準(zhǔn) 

從上圖可以看出，3.3V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)其實(shí)和LVTTL邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)差別不大，只是它定義的Vol可以很低（0.2V），
，它還定義了其Voh最高可以到VCC-0.2V，
3.3V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)可以包容LVCMOS的輸出電平。在
使用當(dāng)中，對LVTTL標(biāo)準(zhǔn)和3.3V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)并不太區(qū)分，某些地方用LVTTL電平標(biāo)準(zhǔn)來替代3.3V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)，
是可以的。 

JEDEC組織還定義了2.5V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)，如上圖
。
，還有一種2.5V CMOS邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)，它與上圖的2.5V邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)差別不大，可兼容。 

低電壓的邏輯電平還有1.8V、1.5V、1.2V的邏輯電平。 

、TTL和CMOS邏輯器件

邏輯器件的分類方法有
，下面以邏輯器件的功能、工藝特點(diǎn)和邏輯電平等方法來進(jìn)行簡單描述。 

：TTL和CMOS器件的功能分類

按功能進(jìn)行劃分，邏輯器件可以大概分為以下幾類： 門電路和反相器、選擇器、譯碼器、計數(shù)器、寄存器、觸發(fā)器、鎖存器、緩沖驅(qū)動器、收發(fā)器、總線開關(guān)、背板驅(qū)動器等。 

1：門電路和反相器 

邏輯門主要有與門74X08、與非門74X00、或門74X32、或非門74X02、異或門74X86、反相器74X04等。 

2：選擇器 

選擇器主要有2-1、4-1、8-1選擇器74X157、74X153、74X151等。 

3： 編/譯碼器 

編/譯碼器主要有2/4、3/8和4/16譯碼器74X139、74X138、74X154等。 

4：計數(shù)器 

計數(shù)器主要有同步計數(shù)器74X161和異步計數(shù)器74X393等。 

5：寄存器 

寄存器主要有串-并移位寄存器74X164和并-串寄存器74X165等。 

6：觸發(fā)器 

觸發(fā)器主要有J-K觸發(fā)器、帶三態(tài)的D觸發(fā)器74X374、不帶三態(tài)的D觸發(fā)器74X74、施密特觸發(fā)器等。 

7：鎖存器 

鎖存器主要有D型鎖存器74X373、尋址鎖存器74X259等。 

8：緩沖驅(qū)動器 

緩沖驅(qū)動器主要有帶反向的緩沖驅(qū)動器74X240和不帶反向的緩沖驅(qū)動器74X244等。 

9：收發(fā)器 

收發(fā)器主要有寄存器收發(fā)器74X543、通用收發(fā)器74X245、總線收發(fā)器等。 

10：總線開關(guān) 

總線開關(guān)主要
總線交換和通用總線器件等。 

11：背板驅(qū)動器 

背板驅(qū)動器主要
TTL或LVTTL電平與GTL/GTL+（GTLP）或BTL
的電平轉(zhuǎn)換器件。 

：TTL和CMOS邏輯器件的工藝分類特點(diǎn)

按工藝特點(diǎn)進(jìn)行劃分，邏輯器件可以分為Bipolar、CMOS、BiCMOS等工藝，其中
器件系列有： 

Bipolar（雙極）工藝的器件有： TTL、S、LS、AS、F、ALS。 

CMOS工藝的器件有： HC、HCT、CD40000、ACL、FCT、LVC、LV、CBT、ALVC、AHC、AHCT、CBTLV、AVC、GTLP。 

BiCMOS工藝的器件有： BCT、ABT、LVT、ALVT。 

：TTL和CMOS邏輯器件的電平分類特點(diǎn)

TTL和CMOS的電平主要有以下幾種：5VTTL、5VCMOS（Vih≥0.7*Vcc，Vil≤0.3*Vcc）、3.3V電平、2.5V電平等。 

5V的邏輯器件 

5V器件包含TTL、S、LS、ALS、AS、HCT、HC、BCT、74F、ACT、AC、AHCT、AHC、ABT等系列器件 

3.3V及以下的邏輯器件 

包含LV的和V 系列及AHC和AC系列，主要有LV、AHC、AC、ALB、LVC、ALVC、LVT等系列器件。 

具體