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TTL回路とCMOS回路を混在させると影響があると聞きました。どう影響があるのですか...

sol********さん

2007/10/2912:42:41

TTL回路とCMOS回路を混在させると影響があると聞きました。どう影響があるのですか? HighとLowのしきい値によるものですか?

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ele********さん

編集あり2007/10/3000:55:27

混在させるときに問題となるのは、おっしゃる通り閾値の違いです。

TTLの場合、入力電圧がHかLか判定する閾値は、電源電圧と無関係に約1.4Vです。
これは(バイポーラ)トランジスタを組合わせて作った場合の構造的な問題により原理的に決まる数値です。
実際には若干のヒステリシス(HからLに変化する場合と、LからHに変化する場合の電圧が違う)特性が
ありますので、仕様上はだいたい0.8V以下がL、2.0V以上がHというくらいの数字になっている場合が
多いようです。
# 製品により仕様のばらつきがありますので、詳しくはデータシート等を見てください。

CMOSの場合、入力電圧がHかLか判定する閾値は、電源電圧の半分です。
これは(MOS)トランジスタが上下対称に(Complementaryに)組み合わさった構造により決まるもので、
電源電圧が変動すれば閾値も一緒に変動します。
TTLと同様に若干のヒステリシス特性があり、仕様上はだいたい電源電圧の30%以下をL、70%以上を
Hというくらいの数字になっている場合が多いです。

詳しくはデータシートを見てもらえば分かると思いますが、CMOSの場合の出力電圧はほとんど電源電圧
いっぱいくらいまで保証されているのに対して、TTLの場合はH側の出力電圧が少し低めです。
TTL出力からCMOS入力に信号を伝える場合は、Hの電圧が足りなくなるのでプルアップ抵抗を追加する
などの配慮が必要です。

ただし3.3V電源の場合は、CMOSとTTLは直接つなぐことができます。
3.3V(正確には3.0V)電源の場合のCMOS閾値を計算すると、30%と70%はそれぞれ0.8Vと2.0Vとなり、
TTLの閾値と同じになるからです。

(蛇足)
別の問題として、CMOS回路の入力は必ず一定電圧(HかL)に確定しなければいけないという決まりがあります。
これは入力インピーダンスが非常に高いため、発振などにより回路が壊れる危険があるためです。
トライステートバッファからの信号を受けるなど、OPEN状態になる可能性がある場合は必ずプルアップ(または
プルダウン)抵抗によって電圧を確定させる必要があります。

質問した人からのコメント

2007/10/30 08:10:35

笑う おおおお!!!!
かゆいところに手が届きました。ありがとうございます。

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hel********さん

2007/10/2913:18:15

CMOSは電圧駆動型、TTLは電流駆動型。すなわち前者は電流地よりもドンダケ~の電圧、後者は電圧と言うよりドンダケ~の電流が重要。

しかし、工夫すれば相性はどうにかなります。

とりわけTTLでCMOSを駆動するときは出力に電源との間でプルアップ抵抗を付けるとかです。 抵抗値は厳格に計算するほどでもなく数kでOKでしょう。 スピードを気にするなら若干下げ、消費電力を気にするならさらに上げるとか小細工もありますが、てき面に効くほどでもないでしょう。

elg********さん

編集あり2007/10/2916:38:04

TTLの出力のVohが低いのでCMOSに入力させる時に抵抗で吊れば良いだけです。

何の影響も有りません。

今TTLを何で使うのですか。

使ってもLS06や07位です。

追加

そう言えばVMEバスとかTTLでした。

74BCシリーズはCMOSで無くTTLです。

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