【基础篇】TTL与CMOS电平——工程师原创应用笔记

【编者按】本文主要从电平的规范、应用说明和电平转换的详细解说入手，为工程师们打造TTL与CMOS电平细节说明，再通过应用说明，进一步剖析理论，将理论转化为实践

一、电平规范

1、名称解释

Uoh -> 输出高电平，Uol -> 输出低电平；

Uih -> 输入高电平，Uil -> 输入低电平。

2、TTL电平

TTL集成电路主要由BJT晶体管构成，如STC单片机，电平规范如下：

输出模式： Uoh ≥ 2.4V，Uol≤0.4V；

输入模式:  Uih ≥ 2.0V，Uil≤0.8V；

3、CMOS电平

CMOS集成电路主要由MOS管构成，如STM32单片机，电平规范如下：

输出模式： Uoh ≈ VCC，Uol≈GND；

输入模式:  Uih ≥ 0.7*VCC，Uil≤0.2*VCC；

二、应用说明

1、3.3V/5V TTL 驱动 3.3V CMOS   

可以直接驱动

2、3.3V/5V TTL 驱动 5V CMOS       

高电平输出大于2.4V，如果落在2.4V至3.5V之间，CMOS电路不能检测到高电平，需要进行电平转换。

3、3.3V/5V CMOS 驱动 3.3V/5V TTL

可以直接驱动。

4、3.3V CMOS 驱动 5V CMOS

高电平输出3.3V， CMOS电路不能检测到高电平，需要进行电平转换。

如果是其它电平，请参考TTL与CMOS电平规范判断是否需要进行电平转换。

三、电平转换

利用TTL晶体管的OC门与上拉电阻实现电平转换。

OC门：BJT晶体管的集电极开漏输出。

1、3.3V to 5V

说明：R1与Q1组成OC门，配合R2上拉至5V，实现电平转换。Tx输出0V，Q1导通，Rx端为0.3V左右；Tx输出3.3V，Q1截止，RX端为5V，完成电平转换功能。

2、5V to 3.3V

说明：R3与Q2组成OC门，配合R5上拉至3.3V，实现电平转换。Tx输出0V，Q1导通，Rx端为0.3V左右；Tx输出5V，Q1截止，RX端为3.3V，完成电平转换功能。

四、小结

TTL与CMOS电平是集成电路常用的电平，应用时需要根据电平规范进行匹配与转换。 

TTL与CMOS电平涉及的知识点很多，本文只是简要的介绍了下，仅仅起到抛砖引玉的作用，日后设计过程中，需要不断的总结经验，沟通交流，以达到真正的理解，灵活运用。

作者介绍：刘工程师（笔名），在软硬件技术上有10年的经验，在单片机的经验更是突出，解决过多个单片机难题，可接单片机和软件开发等项目。目前在开讲单片机的教学，教程会在我爱方案网更新，敬请期待！公众号【硬件家园 】

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