求职攻略｜CMOS与TTL电路区别详解（海康硬件岗）

本轮，我们开启硬件岗位的解析，题目来自海康威视的硬件相关岗位的笔试题。今天解析三道问答题：

1）请根据图中输入Va，Vb的波形画出输出Vo的波形，并指出这是实现了数字电路的哪种门电路？

解析：

记D1、D2导通压降为VD

0~t1区间，D1或D2导通，Vo=3+VD；

t1~t3区间，D1导通，D2反向截止，Vo=VD；

t3~t2区间，D1导通，Vo=VD；

t2~t4区间，D1反向截止，D2导通，Vo=VD；

t4之后，D2导通，D1截止。Vo=3+VD。

其真值表和Vo波形图如下，此电路实现了一个与门电路。

本题考察了数字电路的基本逻辑单元电路：门电路。

上述与门电路虽然很简单，但是存在着严重的缺点。首先，输出的高、低电平数值与输入的高、低电平数值不等，相差一个二极管的导通压降。如果把这个门的输出作为下一级门的输入信号，将发生信号高、低电平的偏移。其次，当输出端对地接上负载电阻时，负载电阻的改变有时会影响输出的高电平。因此，这种二极管与门电路仅用作集成电路内部的逻辑单元，而不用它直接去驱动负载电路。

二极管还可以实现或门电路，如下图所示：

在笔试题目中还常考察CMOS门电路，与TTL门电路。

下图为几种常见的CMOS门电路基本结构形式：

利用与非门、或非门和反相器又可以组成与门、或门、与或非门、异或门等。

下图为几种常见的TTL门电路基本结构形式：

CMOS电路与TTL电路有以下区别：

a.工作原理不同：CMOS电路由单极型场效应管构成，是电压控制器件；TTL电路由为双极型晶体管构成，是电流控制器件。

b.速度不同：通常认为TTL电路速度更快，TTL电路传输延时大约为5~10ns；CMOS电路传输延迟大约为25~50ns。对于高速CMOS电路和TTL电路来说，则速度相差不大。

c.功耗不同：TTL电路功耗大；CMOS电路功耗低。

d.逻辑电平不同：COMS的逻辑电平范围比较大（3～18V），TTL只能在5V下工作，一般不能直接互联。

e.噪声容限不同：TTL器件的噪声容限小；CMOS器件的噪声容限大，抗干扰能力更强。

常用电平标准参数：

2）请简述如下电路工作原理

解析：

图中Q1为NMOS增强型,Vgs>Vgsth时，MOS管开启。

1.8V信号向3.3V信号传输时：

当A点为1.8V高电平时，Q1截止，B点被上拉至高电平；

当A点为0V低电平时，Q1导通，B点为低电平。

3.3V信号向1.8V信号传输时：

当B点为3.3V高电平时，Q1截止，此时A点被上拉至高电平；

当B点为0V低电平时，A端受Q1内部寄生二极管的作用，电压下降，当下降至Q1管Vgs>Vgsth时，Q1导通，此时A点为低电平。

故此电路为1.8V/3.3V双向逻辑电平转换电路

关于逻辑电平转换电路，当仅需要单相电平转换时，可采用如下电路：

3.3V→1.8V时，可通过R1、R2分压进行转换。

1.8V→3.3V时，A端为高时，T2导通，T1截止，B端被上拉至高电平；A端为低时，T2截止，T1导通，B端为低电平。

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3）请指出电阻、电感、电容在直流电路中的特性。

解析：

在直流稳态电路中，

电阻：耗能元件，电流通过时产生热量；

电感：等效为短路，阻抗无穷小；

电容：等效为开路，阻抗无穷大。

在交流电路中，电感、电容均为储能元件。

电容：

在u、i关联参考方向下有：

可以看出：只有当电容元件两端的电压发生变化时，才有电流通过。且电压变化率越大，电流越大。当电压不变（直流电压）时，电流为零。所以电容元件有隔直通交的作用，同时电容元件两端的电压不能跃变。

吸收的功率为：

则在t时刻，电容元件储存的电场能量为：

可以看出，电容元件在某时刻储存的电场能量只与该时刻电容元件的端电压有关。当电压增加时，电容元件从电源吸收能量，储存在电场中的能量增加，这个过程称为电容的充电过程。当电压减小时，电容元件向外释放电场能量，这个过程称为电容的放电过程。电容在充放电过程中并不消耗能量。

电感：

在u、i关联参考方向下有：

可以看出：只有当电感元件中的电流发生变化时，电感两端才有电压。且电流变化率越大，电压越大。当电流不变（直流电压）时，电压为零。所以电感元件在直流情况下相当于短路，同时电感元件中的电流不能跃变。

吸收的功率为：

则在t时刻，电感元件储存的电场能量为：

可以看出，电感元件在某时刻储存的磁场能量只与该时刻电感元件的电流有关。当电流增加时，电感元件从电源吸收能量，储存在磁场中的能量增加；当电流减小时，电感元件向外释放磁场能量。电感元件并不消耗能量。

END

原文链接：、
https://mp.weixin.qq.com/s/Ak6VaU5Yxd9Ujyiu0FWCbw

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