现在常用的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等,还有一些速度比较高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。
TTL
:
Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc:
5V;
VOH>=2.4V;
VOL<=0.5V;
VIH>=2V;
VIL<=0.8V。
因为
2.4V与
5V之间还有很大空闲,对改善噪声容限并没什么好处,又会白白增大系统功耗,还会影响速度。所以后来就把一部分
“砍
”掉了。也就是后面的
LVTTL。
LVTTL又分
3.3V、
2.5V以及更低电压的
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不常用就先不讲了。多用在处理器等高速芯片,使用时查看芯片手册就
OK了。
TTL
使用注意:
TTL电平一般过冲都会比较严重,可能在始端串
22欧或
33欧电阻;
TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。要下拉的话应用
1k以下电阻下拉。
TTL输出不能驱动
CMOS输入。
CMOS
:
Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc:
5V;
VOH>=4.45V;
VOL<=0.5V;
VIH>=3.5V;
VIL<=1.5V。
相对
TTL有了更大的噪声容限,输入阻抗远大于
TTL输入阻抗。对应
3.3V LVTTL,出现了
LVCMOS,可以与
3.3V的
LVTTL直接相互驱动。
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结构内部寄生有可控硅结构,当输入或输入管脚高于
VCC一定值
(比如一些芯片是
0.7V)时,电流足够大的话,可能引起闩锁效应,导致芯片的烧毁。
ECL
:
Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路
(差分结构
)
Vcc=0V;
Vee:
-5.2V;
VOH=-0.88V;
VOL=-1.72V;
VIH=-1.24V;
VIL=-1.36V。
速度快,驱动能力强,噪声小,很容易达到几百
M的应用。但是功耗大,需要负电源。为简化电源,出现了
PECL(ECL结构,改用正电压供电
)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:不同电平不能直接驱动。中间可用交流耦合、电阻网络或专用芯片进行转换。以上三种均为射随输出结构,必须有电阻拉到一个直流偏置电压。
(如多用于时钟的
LVPECL:直流匹配时用
130欧上拉,同时用
82欧下拉;交流匹配时用
82欧上拉,同时用
130欧下拉。但两种方式工作后直流电平都在
1.95V左右。
)前面的电平标准摆幅都比较大,为降低电磁辐射,同时提高开关速度又推出
LVDS电平标准。
LVDS:
Low Voltage Differential Signaling
差分对输入输出,内部有一个恒流源
3.5-4mA,在差分线上改变方向来表示
0和
1。通过外部的
100欧匹配电阻
(并在差分线上靠近接收端
)转换为
±350mV的差分电平。
LVDS使用注意:可以达到
600M以上,
PCB要求较高,差分线要求严格等长,差最好不超过
10mil(0.25mm)。
100欧电阻离接收端距离不能超过
500mil,最好控制在
300mil以内。
下面的电平用的可能不是很多,篇幅关系,只简单做一下介绍。如果感兴趣的话可以联系我。
CML
:是内部做好匹配的一种电路,不需再进行匹配。三极管结构,也是差分线,速度能达到
3G以上。只能点对点传输。
GTL
:类似
CMOS的一种结构,输入为比较器结构,比较器一端接参考电平,另一端接输入信号。
1.2V电源供电。
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
是主要用于
QDR存储器的一种电平标准:一般有
V¬CCIO=1.8V和
V¬¬CCIO= 1.5V。和上面的
GTL相似,输入为输入为比较器结构,比较器一端接参考电平
(VCCIO/2),另一端接输入信号。对参考电平要求比较高
(1%精度
)。
SSTL主要用于
DDR存储器。和
HSTL基本相同。
V¬¬CCIO=2.5V,输入为输入为比较器结构,比较器一端接参考电平
1.25V,另一端接输入信号。对参考电平要求比较高
(1%精度
)。
HSTL和
SSTL大多用在
300M以下。
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