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,iil=1.6ma,六个74ls门的输入电流 。iil=6×0.4ma=2.4ma。总的输入电流iil(total)=1.6ma+2.4ma=4ma。
(2)因74hc00门电路的iol=iil=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voh(min)为2.7v,而hc cmos的vih(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rp接到vdd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rp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。