常見邏輯電平標準

2021-04-15 07:25:07 字數 2664 閱讀 5117

下面總結一下各電平標準。和新手以及有需要的人共享一下^_^.

現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 三極體結構。

vcc:5v;voh>=2.4v;vol<=0.5v;vih>=2v;vil<=0.8v。

因為2.4v與5v之間還有很大空閒,對改善雜訊容限並沒什麼好處,又會白白增大系統功耗,還會影響速度。所以後來就把一部分「砍」掉了。也就是後面的lvttl。

lvttl又分3.3v、2.5v以及更低電壓的lvttl(low voltage ttl)。

3.3v lvttl:

vcc:3.3v;voh>=2.4v;vol<=0.4v;vih>=2v;vil<=0.8v。

2.5v lvttl:

vcc:2.5v;voh>=2.0v;vol<=0.2v;vih>=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晶元,使用時檢視晶元手冊就ok了。

ttl使用注意:ttl電平一般過衝都會比較嚴重,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有了更大的雜訊容限,輸入阻抗遠大於ttl輸入阻抗。對應3.3v lvttl,出現了lvcmos,可以與3.3v的lvttl直接相互驅動。

3.3v lvcmos:

vcc:3.3v;voh>=3.2v;vol<=0.1v;vih>=2.0v;vil<=0.7v。

2.5v lvcmos:

vcc:2.5v;voh>=2v;vol<=0.1v;vih>=1.7v;vil<=0.7v。

cmos使用注意:cmos結構內部寄生有可控矽結構,當輸入或輸入管腳高於vcc一定值(比如一些晶元是0.7v)時,電流足夠大的話,可能引起閂鎖效應,導致晶元的燒毀。

ecl:emitter coupled logic 發射極耦合邏輯電路(差分結構)

vcc=0v;vee:-5.2v;voh=-0.88v;vol=-1.72v;vih=-1.24v;vil=-1.36v。

速度快,驅動能力強,雜訊小,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,出現了pecl(ecl結構,改用正電壓供電)和lvpecl。

pecl:pseudo/positive ecl

vcc=5v;voh=4.12v;vol=3.28v;vih=3.78v;vil=3.64v

lvpelc:low voltage pecl

vcc=3.3v;voh=2.42v;vol=1.58v;vih=2.06v;vil=1.94v

ecl、pecl、lvpecl使用注意:不同電平不能直接驅動。中間可用交流耦合、電阻網路或專用晶元進行轉換。以上三種均為射隨輸出結構,必須有電阻拉到乙個直流偏置電壓。(如多用於時鐘的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。但兩種方式工作後直流電平都在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,內部有乙個恆流源3.5-4ma,在差分線上改變方向來表示0和1。通過外部的100歐匹配電阻(並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。

下面的電平用的可能不是很多,篇幅關係,只簡單做一下介紹。如果感興趣的話可以聯絡我。

cml:是內部做好匹配的一種電路,不需再進行匹配。三極體結構,也是差分線,速度能達到3g以上。只能點對點傳輸。

vcc=1.2v;voh>=1.1v;vol<=0.4v;vih>=0.85v;vil<=0.75v

pgtl/gtl+:

vcc=1.5v;voh>=1.4v;vol<=0.46v;vih>=1.2v;vil<=0.8v

hstl是主要用於qdr儲存器的一種電平標準:一般有v¬ccio=1.8v和v¬¬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),另一端接輸入訊號。對參考電平要求比較高(1%精度)。

sstl主要用於ddr儲存器。和hstl基本相同。v¬¬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,另一端接輸入訊號。對參考電平要求比較高(1%精度)。

hstl和sstl大多用在300m以下。

rs232採用±12-15v供電,我們電腦後面的串列埠即為rs232標準。+12v表示0,-12v表示1。可以用max3232等專用晶元轉換,也可以用兩個三極體加一些外圍電路進行反相和電壓匹配。

rs485是一種差分結構,相對rs232有更高的抗干擾能力。傳輸距離可以達到上千公尺。

常見邏輯電平標準

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