TTL（Transistor-Transistor Logic）电平和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）电平是两种常见的数字电路电平标准，它们在电子设计中扮演着重要角色，尤其在数字集成电路领域。
TTL电平的定义：
TTL电平是一种基于双极型晶体管的电路技术。在TTL电路中，高电平通常定义为3.6V到5V之间，表示逻辑“1”，而低电平则在0V到2.4V之间，表示逻辑“0”。对于输出，TTL器件要求低电平输出小于0.8V，高电平输出大于2.4V。同时，输入阈值，低电平被识别为小于1.2V，高电平被识别为大于2.0V。
CMOS电平的定义：
CMOS技术则是基于互补的N沟道和P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。CMOS电路的电源电压Vcc可以较高，如12V，其高电平输出接近0.9Vcc，低电平输出接近0.1Vcc。输入阈值方面，CMOS电路的低电平输入要求小于0.3Vcc，高电平输入要求大于0.7Vcc。值得注意的是，CMOS电路的输入端在未使用时不能悬空，以免引起逻辑混乱，而TTL电路的未使用输入端则可视为高电平。
TTL与CMOS电平的主要区别：
1. 电平标准：TTL电平标准相对固定，高电平约在3.6V至5V，低电平在0V至2.4V；而CMOS电平的范围更宽，与电源电压Vcc有关，且具有更大的抗噪声裕度。
2. 驱动能力：TTL电路通常能提供25毫安的电流驱动能力，而CMOS电路的驱动能力通常在10毫安左右，但CMOS在功耗上显著优于TTL，因为它在非切换状态几乎不消耗电流。
3. 输入电流需求：TTL电路需要约2.5毫安的电流输入，而CMOS几乎不需要电流输入，这使得CMOS在电源效率上更具优势。
4. 兼容性：虽然有些器件设计为兼容TTL和CMOS电平，但直接连接仍需谨慎。必须检查VIL（输入低电平阈值）、VIH（输入高电平阈值）、VOL（输出低电平）和VOH（输出高电平）的值，确保它们匹配。例如，74LS系列与74HC系列的器件在参数上可能存在不匹配，虽然在一般应用中可能工作正常，但在某些特定条件下可能会出现问题。
5. 工作特性：TTL电路速度较快，但功耗大；CMOS电路功耗低，但速度相对较慢。在不考虑速度和性能的情况下，某些器件可以互换，但负载效应可能导致问题，因为某些TTL电路需要下级输入阻抗作为负载才能正常工作。
TTL和CMOS电平在数字系统设计中各有优缺点，选择哪种电平取决于具体应用的需求，如速度、功耗、成本和兼容性等因素。设计师需要根据实际需求来决定采用哪种电平标准，并确保电路间信号传输的正确性和稳定性。
