常用電平標準

1、另外，總結下常用電平標準：現(xiàn)在常用的電平標準有TTL、 CMOS、 LVTTL、 LVCMOS 、 ECL、 PECL、LVPECL、 RS232、 RS485 等，還有一些速度比較高的LVDS、 GTL、 PGTL 、CML、 HSTL、 SSTL 等。下面簡單介紹一下各自的供電電源、電平標準以及使用注意事項。TTL ： Transistor-Transistor Logic 三極管邏輯。Vcc： 5V；VOH>=2.4V ； VOL<=0.5V ；VIH>=2V； VIL<=0.8V。因為 2.4V 與 5V 之間還有很大空閑，對改善噪聲容限并沒什么好處，又會白白增

2、大系統(tǒng)功耗，還會影響速度。所以后來就把一部分“砍 ”掉了。也就是后面的 LVTTL 。LVTTL 又分 3.3V、 2.5V 以及更低電壓的LVTTL(Low Voltage TTL) 。3.3V LVTTL ：V cc： 3.3V；V OH>=2.4V ； VOL<=0.4V；V IH>=2V； VIL<=0.8V。2.5V LVTTL ：V cc： 2.5V；V OH>=2.0V ； VOL<=0.2V；V IH>=1.7V ； VIL<=0.7V。更低的 LVTTL 不常用就先不講了。多用在處理器等高速芯片，使用時查看芯片手冊就OK 了。T

3、TL 使用注意：TTL 電平一般過沖都會比較嚴重，可能在始端串22 歐或33 歐電阻；TTL 電平輸入腳懸空時是內(nèi)部認為是高電平。要下拉的話應用1k以下電阻下拉。TTL 輸出不能驅動CMOS 輸入。CMOS ： Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS 。Vcc： 5V；VOH>=4.45V ； VOL<=0.5V ；VIH>=3.5V ； VIL<=1.5V。相對 TTL 有了更大的噪聲容限，輸入阻抗遠大于TTL 輸入阻抗。對應 3.3VLVTTL ，出現(xiàn)了LVCMOS ，可以與3.3V 的 LVTTL 直接相

4、互驅動。3.3V LVCMOS ：Vcc ： 3.3V；VOH>=3.2V ； VOL<=0.1V；VIH>=2.0V ； VIL<=0.7V。2.5V LVCMOS ：V cc： 2.5V；V OH>=2V； VOL<=0.1V ；V IH>=1.7V ； VIL<=0.7V。CMOS 使用注意：CMOS 結構內(nèi)部寄生有可控硅結構，當輸入或輸入管腳高于VCC 一定值（比如一些芯片是0.7V）時，電流足夠大的話，可能引起閂鎖效應，導致芯片的燒毀。ECL ： Emitter Coupled Logic 發(fā)射極耦合邏輯電路（差分結構）Vcc=0V；

5、Vee： -5.2V；VOH=-0.88V ； VOL=-1.72V ；VIH=-1.24V ； VIL=-1.36V 。速度快，驅動能力強，噪聲小，很容易達到幾百M 的應用。但是功耗大，需要負電源。 為簡化電源， 出現(xiàn)了 PECL（ECL 結構 ， 改用正電壓供電）和 LVPECL。PECL： Pseudo/Positive ECLVcc=5V ；VOH=4.12V ； VOL=3.28V ；VIH=3.78V ； VIL=3.64VLVPELC ： Low Voltage PECLVcc=3.3V；VOH=2.42V ； VOL=1.58V ；VIH=2.06V ； VIL=1.94VEC

6、L、 PECL、 LVPECL 使用注意：不同電平不能直接驅動。中間可用交流耦合、電阻網(wǎng)絡或專用芯片進行轉換。以上三種均為射隨輸出結構，必須有電阻拉到一個直流偏置電壓。 （如多用于時鐘的LVPECL： 直流匹配時用130 歐上拉，同時用 82 歐下拉；交流匹配時用82 歐上拉，同時用130 歐下拉。但兩種方式工作后直流電平都在1.95V 左右。 ）前面的電平標準擺幅都比較大，為降低電磁輻射，同時提高開關速度又推出LVDS 電平標準。LVDS ： Low Voltage Differential Signaling差分對輸入輸出，內(nèi)部有一個恒流源3.5-4mA ，在差分線上改變方向來表示 0 和

7、 1。 通過外部的100 歐匹配電阻（并在差分線上靠近接收端）轉換為 ± 350mV的差分電平。LVDS 使用注意：可以達到600M 以上， PCB 要求較高，差分線要求嚴格等長，差最好不超過10mil（0.25mm） 。 100 歐電阻離接收端距離不能超過500mil ，最好控制在300mil 以內(nèi)。下面的電平用的可能不是很多，篇幅關系，只簡單做一下介紹。CML ： 是內(nèi)部做好匹配的一種電路，不需再進行匹配。三極管結構，也是差分線，速度能達到3G 以上。只能點對點傳輸。GTL ： 類似 CMOS 的一種結構，輸入為比較器結構，比較器一端接參考電平，另一端接輸入信號。1.2V 電源供

8、電。Vcc=1.2V； VOH>=1.1V ； VOL<=0.4V ； VIH>=0.85V ； VIL<=0.75VPGTL/GTL+ ：Vcc=1.5V； VOH>=1.4V ； VOL<=0.46V ； VIH>=1.2V ； VIL<=0.8VHSTL 是主要用于QDR 存儲器的一種電平標準： 一般有 V&not;CCIO=1.8V和V&not;&not;CCIO= 1.5V。和上面的GTL相似，輸入為輸入為比較器結構， 比較器一端接參考電平（VCCIO/2） ，另一端接輸入信號。對參考電平要求比較高（1% 精度）

9、。SSTL 主要用于DDR 存儲器 。 和 HSTL 基本相同 。 V&not;&not;CCIO=2.5V ，輸入為輸入為比較器結構，比較器一端接參考電平 1.25V,另一端接輸入信號。 對參考電平要求比較高（1% 精度 ）。HSTL 和 SSTL 大多用在300M 以下。TTL 電平信號被利用的最多是因為通常數(shù)據(jù)表示采用二進制規(guī)定，+5V 等價于邏輯"1”, 0V等價于邏輯"0”,這被稱做TTL （晶體管-晶體管邏輯電平）信 號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設備內(nèi)部各部分之間通信的標準技術。TTL 電平信號對于計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的

10、，首先計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL 電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅動器以及接收器電路；再者，計算機處理器控制的設備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進行的，而TTL 接口的操作恰能滿足這個要求。TTL 型通信大多數(shù)情況下，是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對于超過10 英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。 因為在并行接口中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響；另外對于并行數(shù)據(jù)傳輸，電纜以及連接器的費 用比起串行通信方式來也要高一些。TTL 與 COMS 電平使用區(qū)別（一）TTL 高電平 3.65

11、V,低電平 0V2.4VCMOS 電平 Vcc 可達到 12VCMOS電路輸出高電平約為 0.9Vcc,而輸出低電平約為 0.1Vcc。CMOS 電路不使用的輸入端不能懸空，會造成邏輯混亂。TTL 電路不使用的輸入端懸空為高電平另外， CMOS 集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化，因而對電源的要求不像 TTL 集成電路那樣嚴格。用TTL 電平他們就可以兼容（二 ）TTL 電平是5V， CMOS 電平一般是12V。因為 TTL 電路電源電壓是5V， CMOS 電路電源電壓一般是12V。5V 的電平不能觸發(fā)CMOS 電路， 12V 的電平會損壞TTL 電路，因此不能互相兼容匹配。（三 ）TTL

12、電平標準輸出L： <0.8V ； H： >2.4V。輸入L： <1.2V ； H： >2.0VTTL器件輸出低電平要小于0.8V,高電平要大于2.4V。輸入，低于1.2V 就認為是0，高于 2.0 就認為是1。CMOS 電平：輸出L： <0.1*Vcc ； H： >0.9*Vcc。輸入L： <0.3*Vcc ； H： >0.7*Vcc。一般單片機、DSP、 FPGA 他們之間管教能否直接相連. 一般情況下，同電壓的是可以的，不過最好是要好好查查技術手冊上的VIL,VIH,VOL,VOH 的值，看是否能夠匹配（VOL要小于VIL, VOH要大于VI

13、H,是指一個連接當中的）。有些在一般應用中沒有問題，但是參數(shù)上就是有點不夠匹配，在某些情況下可能就不夠穩(wěn)定，或者不同批次的器件就不能運行。例如： 74LS 的器件的輸出，接入74HC 的器件。在一般情況下都能好好運行，但是，在參數(shù)上卻是不匹配的，有些情況下就不能運行。TTL 與 COMS 電平使用區(qū)別1 、電平的上限和下限定義不一樣，CMOS 具有更大的抗噪?yún)^(qū)域。同是5伏供電的話，ttl 一般是1.7V和3.5V的樣子，CMOS 一般是2.2V,2.9V 的樣子，不準確，僅供參考。2、電流驅動能力不一樣，ttl 一般提供25 毫安的驅動能力，而CMOS 一般在 10 毫安左右。3、需要的電流輸

14、入大小也不一樣，一般ttl 需要 2.5 毫安左右，CMOS 幾乎不需要電流輸入。4、很多器件都是兼容ttl 和 CMOS 的， datasheet 會有說明。如果不考慮速度和性能，一般器件可以互換。但是需要注意有時候負載效應可能引起電路工作不正常，因為有些ttl 電路需要下一級的輸入阻抗作為負載才能正常工作。TTL Transistor-Transistor LogicHTTL High-speed TTLLTTL Low-power TTLSTTL Schottky TTLLSTTL Low-power Schottky TTLASTTL Advanced Schottky TTLALST

15、TL Advanced Low-power Schottky TTLFAST（F） Fairchild Advanced schottky TTLCMOS Complementary metal-oxide-semiconductorHC/HCT High-speed CMOS Logic（HCT 與 TTL 電平兼容）AC/ACT Advanced CMOS Logic（ACT 與 TTL 電平兼容）（亦稱ACL）AHC/AHCT Advanced High-speed CMOS Logic（AHCT 與 TTL 電平兼容）FCTFACT 擴展系列，與TTL 電平兼容FACTFairchil

16、d Advanced CMOS Technology, 其1 ， TTL 電平：輸出高電平 2.4V 輸出低電平 0.4V在室溫下，一般輸出高電平是3.5V 輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平輸入高電平 =2.0V 輸入低電平 =0.8V它的噪聲容限是0.4V.2,CMOS 電平：邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪 聲容限。3，電平轉換電路：因為 TTL 和 COMS 的高低電平的值不一樣(ttl 5vcmos 3.3v )，所以互相連接時需要電平的轉換：就是用兩個電阻對電平分壓，沒有什么高深的東西。4， OC 門，即集電極開路門電路，OD 門，即漏極

17、開路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能將開關電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關大電壓和大電流負載，所以又叫做驅動門電路。5， TTL 和 COMS 電路比較：1) ) TTL 電路是電流控制器件，而coms 電路是電壓控制器件。2) TTL 電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns) ，但是功耗大。COMS 電路的速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns), 但功耗低。COMS 電路本身的功耗與輸入信號的脈沖頻率有關，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。3) COMS 電路的鎖定效應：COMS 電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效應就是鎖定效應

18、。當產(chǎn)生鎖定效應時，COMS 的內(nèi)部電流能達到40mA 以上，很容易燒毀芯片。防御措施：1 ）在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過不超過規(guī)定電壓。2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD 端出現(xiàn)瞬間的高壓。3）在 VDD 和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進去。4）當系統(tǒng)由幾個電源分別供電時，開關要按下列順序：開啟時，先開啟COMS 電路得電源，再開啟輸入信號和負載的電源；關閉時，先關閉輸入信號和負載的電源，再關閉COMS 電路的電源。6， COMS 電路的使用注意事項1 ） COMS 電路時電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強。所以，不用的管腳不要

19、懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個恒定的電平。2 ） 輸入端接低內(nèi)組的信號源時， 要在輸入端和信號源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA 之內(nèi)。3）當接長信號傳輸線時，在COMS 電路端接匹配電阻。4）當輸入端接大電容時，應該在輸入端和電容間接保護電阻。電阻值為 R=V0/1mA.V0 是外界電容上的電壓。5） COMS的輸入電流超過1mA,就有可能燒壞 COMS。7， TTL 門電路中輸入端負載特性（輸入端帶電阻特殊情況的處理）：1 ）懸空時相當于輸入端接高電平。因為這時可以看作是輸入端接一個無窮 大的電阻。2）在門電路輸入端串聯(lián)10K 電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。因為由TTL 門電路的輸入端負載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910 歐時，它輸入來的低電平信號才能被門電路識別出來，串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電平。這個一定要注意。COMS 門電路就不用考慮這些了。8， TTL 電路有集電極開路OC 門， MOS 管也有和集電極對應的漏極開路的 OD 門，它的輸出就叫做開漏輸出。OC 門在截止時有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢？那是因為當三機管截止的時候，它的基極電流約等于0，但是并不是真正的為0，經(jīng)過三極管的集電極的電流也就不是真正的0，而是約0。而這個就是漏