CMOSレベルとは?TTLレベルとの違い

CMOSレベルとは、一般的なCMOSロジックICの入出力条件です。
TTLレベルと違い、電源電圧:VDDに依存します。

TTLレベルとは【代表的なICと回路図】

CMOSレベルの規格

CMOSレベルの一般的な規格は下記のようになります。

Hiレベル入力電圧 0.7×VDD
Loレベル入力電圧 0.2×VDD
Hiレベル出力電圧 VDD-0.8V
Loレベル出力電圧 0.4V

VDDはCMOSロジックICの電源電圧です。

最も基本的なCMOSのインバータ回路を考えます。

インバータ回路

VTはCMOSのオン閾値です。

入力がHi(出力がLo)を確定する電圧が「Hiレベル入力電圧」で、入力Lo(出力Hi)を確定する電圧が「Loレベル入力電圧」です。
その間の電圧では「不定」とされ、Hi判定されるかもしれないし、Lo判定されるかもしれない領域です。

出力電圧はCMOSのオン抵抗による電圧ドロップの最大値で決まっています。
Hiレベルの方が低下幅が大きいのは、同じサイズであればPMOSの方がオン抵抗が大きくなるためです。

TTLレベルとの違い

TTLレベルは、バイポーラトランジスタで構成されたロジックICの入出力規格値です。

CMOSレベルとの違いをまとめると以下のようになります。

項目 CMOSレベル TTLレベル
Hiレベル入力電圧 0.7×VDD以上 2.0V以上
Loレベル入力電圧 0.2×VDD以下 0.8V以下
Hiレベル出力電圧 VDD-0.8V以上 2.4V以上
Loレベル出力電圧 0.4V以下 0.4V以下

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