TTL电平信号是计算机处理器控制设备内部数据传输的理想方式。COMS许多集成电路的基本逻辑单元使用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管道以互补对称的形式连接，以下是两者的区别。
1、什么是TTL电平 TTL最常用的电平信号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。
TTL电平信号对计算机处理器控制设备内部的数据传输非常理想。首先，计算机处理器控制设备内部的数据传输对电源要求低，热损耗低。TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作能够满足这一要求。TTL在大多数情况下，类型通信采用并行数据传输，而并行数据传输不适合超过10英尺的距离。TTL在大多数情况下，类型通信采用并行数据传输，并行数据传输不适合超过10英尺的距离。这是由于可靠性和成本。由于并行接口存在偏差和不对称的问题，这些问题对可靠性有影响；此外，电缆和连接器的成本高于串行通信。
2、TTL电路的电平叫TTL 电平，CMOS电路的电平叫CMOS电平 TTL集成电路的全名是晶体管-晶体管逻辑集成电路(Transistor-Transistor Logic),54/74系列标准主要是TTL、高速型TTL(H-TTL)、低功耗型TTL(L-TTL)、肖特基型TTL(S-TTL)、低功耗肖特基型TTL(LS-TTL)五个系列。标准TTL最小输入高电平2V，最小输出高电平2.4V,典型值3.4V,最大输入低电平0.8V，低电平输出最大0.4V，典型值0.2V。S-TTL最小输入高电平2V，最小输出高电平Ⅰ类2.5V，Ⅱ、Ⅲ类2.7V,典型值3.4V,最大输入低电平0.8V，低电平输出最大0.5V。LS-TTL最小输入高电平2V，最小输出高电平Ⅰ类2.5V，Ⅱ、Ⅲ类2.7V,典型值3.4V,最大输入低电平Ⅰ类0.7V，Ⅱ、Ⅲ类0.8V，低电平输出最大Ⅰ类0.4V，Ⅱ、Ⅲ类0.5V，典型值0.25V。TTL电路的电源VDD供电只允许 5V±在10%范围内，扇出数不到10个TTL门电路；
COMS集成电路是金属氧化物半导体的互补对称(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使用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS静态功耗很小。COMS电路供电电压VDD范围广 5– 15V均能正常工作，允许电压波动±当输出电压高于10时，VDD-0.5V时间为逻辑1，输出电压低于VSS 0.5V(VSS为数字地)为逻辑0，扇出数为10–20个COMS门电路。
TTL最常用的电平信号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)信号系统是计算机处理器控制设备各部分之间通信的标准技术。TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直接路驱动器和接收器电路，电平信号直接与集成电路连接；此外，计算机处理器控制设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作能够满足这一要求。TTL在大多数情况下，类型通信采用并行数据传输，而并行数据传输不适合超过10英尺的距离。TTL在大多数情况下，类型通信采用并行数据传输，并行数据传输不适合超过10英尺的距离。这是由于可靠性和成本。由于并行接口存在偏差和不对称的问题，这些问题对可靠性有影响；此外，电缆和连接器的成本高于串行通信。
CMOS电平和TTL电平: CMOS3~15电平电压范围V，比如4000系列当5V供电时，输出为4.6以上为高电平，0输出.05V以下是低电平。输入在3.5V以上为高电平，输入为1.5V以下是低电平。而对于TTL芯片的供电范围为0~5V，常见都是5V，如74系列5V供电，输出2.7V以上为高电平，0输出.5V以下为低电平，输入为2V以上为高电平，0.8V以下是低电平。因此，CMOS电路与TTL电路有一个电平转换问题，可以匹配两个电平域值。
3、TTL电平与CMOS电平差： (一)TTL高电平3.6~ 5V ，低电平0V~2.4V
CMOS电平Vcc可达到12V。
CMOS电路输出高电平约0.9Vcc，输出低电平约为0.1Vcc。
CMOS不使用电路的输入端不能悬挂，会造成逻辑混乱。
TTL不使用电路的输入端悬空为高电平。
另外，CMOS集成电路的电源电压可以在很大范围内变化，因此对电源的要求不同TTL如此严格的集成电路。TTL电平他们就可以兼容。
(二)TTL电平是5V，CMOS电平一般是12V
因为TTL电路电源电压为5V，CMOS电路电源电压一般为12V。
5V电平不能触发CMOS电路，12V电平会损坏TTL因此，电路不能相互兼容匹配。
(三)TTL电平标准
输出 L： <0.8V ; H：>2.4V。
输入 L： <1.2V ; H：>2.0V
TTL设备输出低电平小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V它被认为是0，高于2.0就认为是1。
CMOS电平：
输出 L： <0.1Vcc ; H：>0.9Vcc。
输入 L： <0.3Vcc ; H：>0.7Vcc.
4.一般单片机，DSP、FPGA他们之间的纪律能否直接连接吗？ 一般来说，电压相同是可以的，但最好在技术手册中检查一下VIL,VIH,VOL,VOH值，看能否匹配(VOL要小于VIL，VOH要大于VIH，指连接)。有些在一般应用中没有问题，但参数有点不匹配，在某些情况下可能不够稳定，或者不同批次的设备不能运行。
例如：74LS的器件的输出，接入74HC设备。一般情况下可以运行良好，但参数不匹配，有些情况下不能运行。
74LS和54系列是TTL电路，74HC是CMOS电路。若序号相同，则逻辑功能相同，但电气性能与动态性能略有不同。TTL逻辑高电平为> 2.7V,CMOS为> 3.6V。如果CMOS电路的前一级是TTL则隐藏着不可靠隐患，反之则没问题。
5、总结 5.1、TTL电平： 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平为3.5V，输出低电平为0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
5.2、CMOS电平： 1逻辑电平电压接近电源电压，0逻辑电平接近0V。而且噪声容限很宽。
5.三、电平转换电路： 因为TTL和COMS高低电平的值不同(ttl 5v<==>cmos 3.3v)，因此，当相互连接时，需要电平转换：即使用两个电阻对电平进行分压，没有深度。
5.4.驱动门电路 OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须拉动外部电阻和电源，以开关电平为高低电平。否则，它通常只作为开关的大电压和大电流负载，因此也被称为驱动门电路。
5.5、TTL和COMS电路比较： 1)TTL电路是电流控制器，coms电路是电压控制器。
2)TTL电路速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS电路速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。COMS电路本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电路锁定效应：
COMS由于输入电流过大，内部电流急剧增加，除非切断电源，否则电流一直在增加。这种效应是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS内部电流可达40mA芯片很容易烧坏。
防御措施：
1)在输入端和输出端加钳位电路，使输入输出不超过规定电压。
2)芯片电源输入端增加去耦电路，防止VDD瞬时高压出现在端部。
3)在VDD在外部电源之间增加线流电阻，即使有很大的电流。
4)当系统由多个电源单独供电时，开关应按以下顺序打开：COMS电路获得电源，然后打开输入信号和负载；关闭时，先关闭输入信号和负载电源，再关闭COMS电路电源。
5.6、COMS使用电路的注意事项 1)COMS电路时，电压控制器具有较大的输入总阻力和较强的捕捉干扰信号的能力。因此，不要悬挂管脚，连接拉电阻或下拉电阻，给它一个恒定的电平。
2)输入端接低内组的信号源时，输入端与信号源之间应串联限流电阻，使输入电流限制在1mA之内。
3)连接长信号传输线时，COMS电路端接匹配电阻。
4)输入端接大电容时，应间接保护输入端和电容器的电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外部电容上的电压。
5)COMS输入电流超过1mA，有可能烧坏COMS。
5.7、TTL输入端负载特性（输入端带电阻特殊处理）： 1)悬挂时相当于输入端的高电平。因为此时可以看作是输入端的无限电阻。
2)在门电路输入端串联100K输入低电平后，输入端显示高电平而不是低电平。TTL可以看出，门电路的输入端负载特性。只有当输入端连接的串联电阻小于910欧元时，才能识别其输入的低电平信号。无论串联电阻有多大，输入端始终呈现高电平。必须注意这一点。COMS不需要考虑门电路。
5.8.输入输出电流 TTL电路有集电极开路OC门，MOS管道也有与集电极对应的漏极开路OD门，其输出称为泄漏输出。OC门截止时有漏电流输出，即漏电流。为什么会有漏电？呢?那是因为当三机管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0，而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出：OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。
所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候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、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
5.9、什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别? 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。因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。
文章转载自公众号：电子产品世界