各种门电路之间的接口问题

来源：本站时间：2015-01-27 08:02:00

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在数字电路或系统的设计中，往往由于工作速度或者功耗指标的要求，需要采用多种逻辑器件混合使用，例如，TTL和CMOS两种器件都要使用。由于每种器件的电压和电流参数各不相同，因而需要采用接口电路，一般需要考虑下面三个条件：
·驱动器件必须能对负载器件提供灌电流最大值。
·驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流。
·驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高、低电压值。
其中条件1和2,属于门电路的扇出数问题，条件3属于电压兼容性的问题。其余如噪声容限、输入和输出电容以及开关速度等参数在某些设计中也必须予以考虑。
下面就CMOS门驱动TTL门或者相反的两种情况的接口问题进行分析：
1.CMOS门驱动TTL门
在这种情况下，只要两者的电压参数兼容，不需另加接口电路，仅按电流大小计算出扇出数即可。
图1表示CMOS门驱动TTL门的简单电路。当CMOS门的输出为高电平时，它为TTL负载提供拉电流，反之则提供灌电流。

图1  CMOS门驱动TTL门

例1 一74HC00与非门电路用来驱动一个基本的TTL反相器和六个74LS门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？
解：(1)由附录查得接口参数如下：一个基本的TTL反相器，I_IL＝1.6mA，六个74LS门的输入电流。I_IL=6×0.4mA=2.4mA。总的输入电流I_IL(total)=1.6mA+2.4mA=4mA。
(2)因74HC00门电路的I_OL=I_IL=4mA，所驱动的TTL门电路未过载。
2.TTL门驱动CMOS门
此时TTL为驱动器件，CMOS为负载器件。由附录查得,当TTL输入为低电平时，它的输出电压参数与CMOS HC的输入电压参数是不兼容的。例如，LSTTL的V_OH(min)为2.7V，而HC CMOS的V_IH(min)为3.5V。为了克服这一矛盾，常采用如图2所示的接口措施。由图可知，用上拉电阻R_P接到V_DD可将TTL的输出高电平电压升到约5V，上拉电阻的值取决于负载器件的数目以及TTL和CMOS的电流参数。此时R_P可作具体的计算得出。

图2  TTL门驱动CMOS门

当TTL驱动CMOS－HCT时，由于电压参数兼容，不需另加接口电路。

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