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TTL逻辑 、CMOS逻辑、ECL逻辑的对比研究 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件，逻辑门可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算。常见的逻辑门有TTL逻辑门电路、COMS逻辑门电路和ECL逻辑门电路。首先，给各个逻辑门电路下个定义。CMOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路。TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic），是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造，具有高速度低功耗和品种多等特点。ECL(Emitter Coupled Logic)即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。它以多个晶体管的发射极相互耦合加上射极跟随器组成的电路,简称ECL电路。下面介绍一下COMS电平和TTL电平一、TTL电平： 输出高电平2.4V,输出低电平=2.0V，输入低电平=0.8V，噪声容限是0.4V。即 TTL电平标准： 输出 L： 2.4V。 输入 L： 2.0V 二、CMOS电平： 1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。 即 CMOS电平： 输出 L： 0.9*Vcc。 输入 L： 0.7*Vcc. 另外，CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。TTL电路不使用的输入端悬空为高电平。CMOS集成电路电源电压可以在较大范围内变化，因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。 用TTL电平他们就可以兼容。接下来从各个逻辑门电路的性能进行对比。CMOS集成电路的性能特点：1、 功耗低 CMOS集成电路采用场效应管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通，另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。实际上，由于存在漏电流，CMOS电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动态功耗（在1MHz工作频率时）也仅为几mW。2、工作电压范围宽 CMOS集成电路供电简单，供电电源体积小，基本上不需稳压。国产CC4000系列的集成电路，可在318V电压下正常工作。3、逻辑摆幅大 CMOS集成电路的逻辑高电平“1”、逻辑低电平“0”分别接近于电源高电位VDD及电影低电位VSS。当VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。因此，CMOS集成电路的电压电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。4、抗干扰能力强 CMOS集成电路的电压噪声容限的典型值为电源电压的45%，保证值为电源电压的30%。随着电源电压的增加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加。对于VDD=15V的供电电压（当VSS=0V时），电路将有7V左右的噪声容限。5、输入阻抗高 CMOS集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效输入阻抗高达1031011，因此CMOS集成电路几乎不消耗驱动电路的功率。6、温度稳定性能好 由于CMOS集成电路的功耗很低，内部发热量少，而且，CMOS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS集成电路的温度特性非常好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度为-55 +125；塑料封装的电路工作温度范围为-45 +85。7、扇出能力强扇出能力是用电路输出端所能带动的输入端数来表示的。由于CMOS集成电路的输入阻抗极高，因此电路的输出能力受输入电容的限制，但是，当CMOS集成电路用来驱动同类型，如不考虑速度，一般可以驱动50个以上的输入端。而相对的，TTL门电路的性能特点是：1、 TTL电路是电流控制器件2、 TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。3、 TTL集成电路使用TTL管，也就是PN结。功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5VECL门电路的特点是：其基本单元电路由提供“或”、“或非”逻辑功能的电流开关和完成电平位移与级联的射极跟随器两部分组成。逻辑功能的灵活性。使用ECL电路的互补输入输出,同相集电极的“点与”,跟随器输出的“线或”，以及多层逻辑门的“串联与”等，可以扩充电路的逻辑功能，节省电路功耗和元件数，为电路的逻辑设计和逻辑运用带来灵活性和方便性。ECL 电路的缺点是电路功耗大、电平阈值电压随温度而漂移等。 1、速度快。ECL 门电路工作速度快的主要原因：开关管导通时工作在非饱和状态，消除了存储电荷的影响；逻辑摆幅小，仅为 0.8V。同时集电极负载电阻也很小，因而缩短了寄生电容的充放电时间。2、带负载能力强。由于 ECL 门电路的射极耦合电阻较集电极电阻大得多，因而输入阻抗高；输出电路是工作在放大状态的射极跟随器，其输出阻抗很低，因而 ECL 门电路带负载能力强。3、逻辑功能强。ECL 门电路具有互补输出的特点，它能同时实现或/或非功能，因而使用灵活。4、功耗大。ECL 门电路的功耗包括电流开关、参考电源和射极跟随器输出三部分，因此功耗较大。5、抗干扰能力差。因为 ECL 门电路的逻辑摆幅小，噪声容限低（约 0.3V），所以抗干扰能力较低。 ECL 门电路属于双极型数字集成电路。TTL 门电路中，三极管工作于饱和、截止状态。三极管导通时工作在饱和状态，管内的存储电荷限制了电路的工作速度，尽管采取了一系列改进措施，但都不是提高工作速度的根本办法。ECL 门电路就是为了满足更高的速度要求而发展起来的一种高速逻辑电路。它采用了高速电流开