几种常用逻辑电平电路的特点及应用
数字逻辑电路的用途和特点
![数字逻辑电路的用途和特点](https://img.taocdn.com/s3/m/dfd3211aeefdc8d377ee3220.png)
数字逻辑电路的用途和特点数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。
把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲,但这些脉冲是用来表示二进制数码的,例如用高电平表示"1",低电平表示"0"。
声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲,它们被称为数字信号。
能处理数字信号的电路就称为数字电路。
这种电路同时又被叫做逻辑电路,那是因为电路中的"1"和"0"还具有逻辑意义,例如逻辑"1"和逻辑"0"可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。
电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。
这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力,所以才把它叫做逻辑电路。
由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点,因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。
一般家电产品中,如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。
数字逻辑电路的第一个特点是为了突出"逻辑"两个字,使用的是独特的图形符号。
数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路,它们都是以晶体管和电阻等元件组成的,但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们,而不画出它们的具体电路,也不管它们使用多高电压,是TTL电路还是CMOS电路等等。
按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图,它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。
数字电路中有关信息是包含在0和1的数字组合内的,所以只要电路能明显地区分开0和1,0和1的组合关系没有破坏就行,脉冲波形的好坏我们是不大理会的。
所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能,较少考虑它的电气参数性能等问题。
也因为这个原因,数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等,还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等,这些也都与放大振荡电路不同。
TTL和CMOS区别及应用特点
![TTL和CMOS区别及应用特点](https://img.taocdn.com/s3/m/ca65d6973086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe9b3.png)
TTL和CMOS区别及应用特点1.工作原理:TTL(Transistor-Transistor Logic)是由双极晶体管构成的数字逻辑家族。
它使用负反馈电路来实现逻辑门的功能。
TTL电路在逻辑高电平(通常为5V)时使输出引脚与电源连接,逻辑低电平(通常为0V)时使输出引脚与地连接。
2.功耗:TTL电路在逻辑高电平和逻辑低电平时都会消耗功耗,无论是否有电流流过。
由于负反馈线性放大,TTL电路的功耗相对较高,通常比CMOS电路高几倍。
CMOS电路只在切换时才会存在短暂的功耗,因为当CMOS器件处于静止状态时,几乎不会有电流流过它们。
因此,CMOS电路的平均功耗更低,适用于低功耗应用。
3.速度:TTL电路的工作速度相对较快。
这是因为TTL电路是由活动区的双极晶体管构成的,具有较低的输出电阻和快速开关速度。
CMOS电路的工作速度相对较慢,因为它是由MOSFET构成的,具有相对较高的输出电阻和较慢的开关速度。
4.应用特点:TTL适用于需要较高的速度和较低的输出电阻的应用,如计算机接口、射频器件等。
CMOS适用于功耗要求较低并且速度要求不高的应用,如移动设备、嵌入式系统、传感器等。
由于CMOS电路具有较低的功耗和较高的抗噪声能力,它还常用于大规模集成电路(LSI)和微处理器设计。
总结:TTL和CMOS是两种不同类型的数字逻辑电路家族,它们在工作原理、功耗、速度和应用特点上有区别。
TTL适用于需要较高速度和较低输出电阻的应用,CMOS适用于功耗要求较低和抗噪声能力要求较高的应用。
根据具体应用需求,选择适合的电路家族可以提供更好的性能和效率。
电路中的逻辑门电路及其应用
![电路中的逻辑门电路及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/43f99551cd7931b765ce0508763231126edb7791.png)
电路中的逻辑门电路及其应用随着科技的不断发展,电子产品的应用越来越广泛,而其中使用最广泛的电子元件之一就是逻辑门电路。
逻辑门电路是由多个电子元件组成的电路,用来处理和转换电信号。
在这篇文章中,我们将探讨逻辑门电路的原理、分类以及应用。
逻辑门电路的原理是基于布尔逻辑运算。
布尔逻辑是一种用来处理逻辑关系的数学模型,由英国数学家乔治·布尔发明。
在电路中,逻辑门电路可以执行逻辑运算,如与门、或门、非门等。
根据输入信号的不同,逻辑门电路会产生不同的输出信号。
逻辑门电路分为几种主要类型:与门、或门、非门、异或门等。
与门是最简单的逻辑门之一,它只有当所有输入信号都为高电平时,输出信号才为高电平;或门是指只要有一个输入信号为高电平,输出信号即为高电平;非门则是将输入信号取反。
异或门是一种比较特殊的逻辑门,只有当输入信号中有一个为高电平时,输出信号才为高电平。
不同类型的逻辑门可以通过组合来实现更复杂的逻辑运算。
逻辑门电路在现代电子产品中应用广泛。
其中最常见的应用之一是计算机系统。
计算机系统中的处理器芯片由大量的逻辑门电路组成,用于执行各种复杂的运算和逻辑操作。
例如,与门用于判断两个二进制数的每一位是否都为1,从而决定是否执行某个操作;或门用于合并不同的条件,从而决定下一步的行动;非门常用于逻辑反转,用来执行条件的否定。
另外,逻辑门电路还被广泛应用于通信系统中。
例如,在数字通信中,逻辑门电路用于编码和解码数字信号,以及确定信号的传输路径。
此外,逻辑门电路也被应用于电子娱乐设备中,如电视、音响系统和游戏机。
通过不同类型的逻辑门电路,这些设备可以接收和处理各种复杂的信号,为用户提供更好的音视频体验。
尽管逻辑门电路的应用非常广泛,但它们并不是万能的。
逻辑门电路只能处理离散的输入和输出信号,无法处理连续的模拟信号。
此外,由于逻辑门电路中的电子元件有一定的开关速度,所以逻辑门电路的响应时间较慢,不适合用于一些对速度要求非常高的应用。
常见的组合逻辑电路
![常见的组合逻辑电路](https://img.taocdn.com/s3/m/691b7b5b11a6f524ccbff121dd36a32d7275c765.png)
常见的组合逻辑电路一、引言组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路,它们根据输入信号的不同组合,产生不同的输出信号。
在现代电子技术中,组合逻辑电路被广泛应用于数字电路、计算机系统、通信系统等领域。
本文将介绍几种常见的组合逻辑电路及其工作原理。
二、多路选择器(MUX)多路选择器是一种常见的组合逻辑电路,它具有多个输入端和一个输出端。
根据控制信号的不同,选择器将其中一个输入信号传递到输出端。
例如,一个4选1多路选择器有4个输入端和1个输出端,根据2个控制信号可以选择其中一个输入信号输出。
多路选择器常用于数据选择、多输入运算等场合。
三、译码器(Decoder)译码器是一种将输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的译码器有2-4译码器、3-8译码器等。
以2-4译码器为例,它有2个输入信号和4个输出信号。
根据输入信号的不同组合,译码器将其中一个输出信号置为高电平,其他输出信号置为低电平。
译码器常用于地址译码、显示控制等应用。
四、加法器(Adder)加法器是一种用于实现数字加法运算的组合逻辑电路。
常见的加法器有半加器、全加器等。
半加器用于两个1位二进制数的相加,而全加器用于多位二进制数的相加。
加法器通过多个逻辑门的组合,将两个二进制数进行相加,并输出相应的和与进位。
加法器广泛应用于数字电路、计算机算术单元等领域。
五、比较器(Comparator)比较器是一种用于比较两个数字大小关系的组合逻辑电路。
常见的比较器有2位比较器、4位比较器等。
以2位比较器为例,它有两组输入信号和一个输出信号。
当两组输入信号相等时,输出信号为高电平;当第一组输入信号大于第二组输入信号时,输出信号为低电平。
比较器常用于数字大小判断、优先级编码等应用。
六、编码器(Encoder)编码器是一种将多个输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的编码器有2-4编码器、8-3编码器等。
以2-4编码器为例,它有2个输入信号和4个输出信号。
TTL和CMOS区别及应用特点
![TTL和CMOS区别及应用特点](https://img.taocdn.com/s3/m/4ff378c1988fcc22bcd126fff705cc1755275fad.png)
TTL和CMOS的区别什么是TTL电平,什么是CMOS电平,他们的区别(一)TTL高电平3.6~5V,低电平0V~2.4VCMOS电平Vcc可到达12VCMOS电路输出高电平约为0.9Vcc,而输出低电平约为0.1Vcc。
CMOS电路不使用的输入端不能悬空,会造成逻辑混乱。
TTL电路不使用的输入端悬空为高电平另外,CMOS集成电路电源电压可以在较大围变化,因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。
用TTL电平他们就可以兼容(二)TTL电平是5V,CMOS电平一般是12V。
因为TTL电路电源电压是5V,CMOS电路电源电压一般是12V。
5V的电平不能触发CMOS电路,12V的电平会损坏TTL电路,因此不能互相兼容匹配。
(三)TTL电平标准输出 L: <0.8V ; H:>2.4V。
输入 L: <1.2V ; H:>2.0V TTL器件输出低电平要小于0.8V,高电平要大于2.4V。
输入,低于1.2V就认为是0,高于2.0就认为是1。
CMOS电平:输出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。
输入 L: <0.3*Vcc ;H:>0.7*Vcc.一般单片机、DSP、FPGA他们之间管教能否直接相连. 一般情况下,同电压的是可以的,不过最好是要好好查查技术手册上的VIL,VIH,VOL,VOH的值,看是否能够匹配〔VOL要小于VIL,VOH要大于VIH,是指一个连接当中的〕。
有些在一般应用中没有问题,但是参数上就是有点不够匹配,在*些情况下可能就不够稳定,或者不同批次的器件就不能运行。
例如:74LS的器件的输出,接入74HC的器件。
在一般情况下都能好好运行,但是,在参数上却是不匹配的,有些情况下就不能运行。
74LS和54系列是TTL电路,74HC是CMOS电路。
如果它们的序号一样,则逻辑功能一样,但电气性能和动态性能略有不同。
如,TTL的逻辑高电平为> 2.7V,CMOS 为> 3.6V。
逻辑电平介绍TTL,CMOS
![逻辑电平介绍TTL,CMOS](https://img.taocdn.com/s3/m/577364fc541810a6f524ccbff121dd36a32dc4c2.png)
逻辑电平介绍TTL,CMOSTTL电平:输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<= 0.8V,噪声容限是0.4V。
2,CMOS电平:1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3,电平转换电路:因为TTL和COMS的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。
哈哈4,OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。
5,TTL和COMS电路比较:1)TTL电路是电流控制器件,而coms电路是电压控制器件。
2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。
COMS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。
TTL和CMOS的逻辑电平关系图2-1:TTL和CMOS的逻辑电平图上图为5V TTL逻辑电平、5V CMOS逻辑电平、LVTTL逻辑电平和LVCMOS逻辑电平的示意图。
5V TTL逻辑电平和5V CMOS逻辑电平是很通用的逻辑电平,注意他们的输入输出电平差别较大,在互连时要特别注意。
另外5V CMOS器件的逻辑电平参数与供电电压有一定关系,一般情况下,Voh≥Vcc-0.2V,Vih≥0.7Vcc;Vol≤0. 1V,Vil≤0.3Vcc;噪声容限较TTL电平高。
JEDEC组织在定义3. 3V的逻辑电平标准时,定义了LVTTL和LVCMOS逻辑电平标准。
LVTTL逻辑电平标准的输入输出电平与5V TTL逻辑电平标准的输入输出电平很接近,从而给它们之间的互连带来了方便。
常用逻辑电平简介
![常用逻辑电平简介](https://img.taocdn.com/s3/m/b7d2b935fe4733687f21aa42.png)
常用逻辑电平简介(转载)逻辑电平有:TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、GTL、BTL、ETL、GTLP;RS232、RS422、RS485等。
图1-1:常用逻辑系列器件TTL:Transistor-Transistor LogicCMOS:Complementary Metal Oxide SemicondutorLVTTL:Low Voltage TTLLVCMOS:Low Voltage CMOSECL:Emitter Coupled Logic,PECL:Pseudo/Positive Emitter Coupled LogicLVDS:Low Voltage Differential SignalingGTL:Gunning Transceiver LogicBTL:Backplane Transceiver LogicETL:enhanced transceiver logicGTLP:Gunning Transceiver Logic PlusTI的逻辑器件系列有:74、74HC、74AC、74LVC、74LVT等S - Schottky LogicLS - Low-Power Schottky LogicCD4000 - CMOS Logic 4000AS - Advanced Schottky Logic74F - Fast LogicALS - Advanced Low-Power Schottky LogicHC/HCT - High-Speed CMOS LogicBCT - BiCMOS TechnologyAC/ACT - Advanced CMOS LogicFCT - Fast CMOS TechnologyABT - Advanced BiCMOS TechnologyLVT - Low-Voltage BiCMOS TechnologyLVC - Low Voltage CMOS TechnologyLV - Low-VoltageCBT - Crossbar TechnologyALVC - Advanced Low-Voltage CMOS TechnologyAHC/AHCT - Advanced High-Speed CMOSCBTLV - Low-Voltage Crossbar TechnologyALVT - Advanced Low-Voltage BiCMOS TechnologyAVC - Advanced Very-Low-Voltage CMOS LogicTTL器件和CMOS器件的逻辑电平:逻辑电平的一些概念要了解逻辑电平的内容,首先要知道以下几个概念的含义:1:输入高电平(Vih):保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平,当输入电平高于Vih时,则认为输入电平为高电平。
ttl门电路的类型
![ttl门电路的类型](https://img.taocdn.com/s3/m/66e0f277842458fb770bf78a6529647d2728343c.png)
ttl门电路的类型TTL门电路的类型TTL(Transistor-Transistor Logic,晶体管-晶体管逻辑)门电路是一种数字电路,广泛应用于计算机、通信、工业控制等领域。
TTL 门电路的设计和实现对于数字电路的性能和稳定性有着重要的影响。
本文将介绍TTL门电路的几种常见类型及其特点。
一、TTL门电路的基本原理TTL门电路是由晶体管和电阻器构成的。
其中,晶体管起到放大和开关的作用,电阻器用于限流和稳定电压。
TTL门电路的输入和输出都是逻辑电平(通常是0V和5V),通过晶体管的导通和截止状态来实现逻辑功能。
二、TTL门电路的类型1. TTL与门(AND gate)TTL与门是将两个或多个输入信号进行逻辑与运算的门电路。
当且仅当所有输入信号同时为高电平时,输出信号才为高电平;否则输出信号为低电平。
TTL与门的符号为“&”,逻辑表达式为Y=A&B。
2. TTL或门(OR gate)TTL或门是将两个或多个输入信号进行逻辑或运算的门电路。
当任意一个或多个输入信号为高电平时,输出信号即为高电平;只有当所有输入信号同时为低电平时,输出信号才为低电平。
TTL或门的符号为“|”,逻辑表达式为Y=A|B。
3. TTL非门(NOT gate)TTL非门是对输入信号进行逻辑非运算的门电路。
当输入信号为高电平时,输出信号为低电平;当输入信号为低电平时,输出信号为高电平。
TTL非门的符号为“!”,逻辑表达式为Y=!A。
4. TTL异或门(XOR gate)TTL异或门是对两个输入信号进行逻辑异或运算的门电路。
当两个输入信号相同时,输出信号为低电平;当两个输入信号不同时,输出信号为高电平。
TTL异或门的符号为“⊕”,逻辑表达式为Y=A⊕B。
5. TTL与非门(NAND gate)TTL与非门是将两个或多个输入信号进行逻辑与运算后再进行逻辑非运算的门电路。
当且仅当所有输入信号同时为高电平时,输出信号为低电平;否则输出信号为高电平。
数电逻辑门电路
![数电逻辑门电路](https://img.taocdn.com/s3/m/3ed9805e53d380eb6294dd88d0d233d4b04e3f51.png)
数电逻辑门电路逻辑门电路是数字电路中常见的一种电路结构,用于处理不同的逻辑运算和控制信号。
逻辑门电路通常由不同类型的逻辑门组成,如与门、或门、非门、异或门等。
在这篇文章中,我们将介绍几种常见的逻辑门电路以及它们的应用。
1. 与门电路与门电路是最基本的逻辑门之一,其功能是将两个输入信号进行逻辑与运算,输出结果为如果两个输入信号同时为高电平时输出高电平,否则输出低电平。
与门电路通常用于逻辑运算和控制信号的处理,比如电脑中的逻辑电路、开关控制等。
2. 或门电路或门电路是另一种常见的逻辑门,其功能是将两个输入信号进行逻辑或运算,输出结果为如果任一输入信号为高电平时输出高电平,否则输出低电平。
或门电路也广泛应用于逻辑运算和控制信号处理中,例如电脑中的逻辑电路、开关控制等。
3. 非门电路非门电路是一种单输入单输出的逻辑门,其功能是将输入信号取反输出,即如果输入信号为高电平则输出低电平,如果输入信号为低电平则输出高电平。
非门电路通常用于信号反转、逻辑反相等应用。
4. 异或门电路异或门电路是一种常见的逻辑门,其功能是将两个输入信号进行逻辑异或运算,输出结果为如果两个输入信号不相同则输出高电平,否则输出低电平。
异或门电路在数字电路设计中经常被使用,例如数据的误码检测、加法器电路等。
以上是几种常见的逻辑门电路,下面我们将介绍一个简单的逻辑门电路示例:4位全加器电路。
4位全加器电路是由4个异或门、3个与门和1个或门组成的逻辑电路,用于实现4位二进制数的加法运算。
该电路的原理是将两个4位二进制数相加,得到和输出以及进位输出。
当输入信号为A3-A0、B3-B0时,输出信号为S3-S0代表和值,C代表进位位。
在4位全加器电路中,每个异或门接收两个输入信号A和B,输出一个异或运算结果;每个与门接收三个输入信号A、B和C_in,输出一个与运算结果;一个或门接收四个输入信号S0-S3,输出一个或运算结果。
将这些逻辑门按照接线图正确连接,就可以实现全加器电路的功能。
常用电平标准(TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、。。。
![常用电平标准(TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、。。。](https://img.taocdn.com/s3/m/136b0caec67da26925c52cc58bd63186bceb92ef.png)
常⽤电平标准(TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、。
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。
三种逻辑电路的比较
![三种逻辑电路的比较](https://img.taocdn.com/s3/m/52ecc7a5ccbff121dd3683ce.png)
三种逻辑电路的介绍与比较摘要:本文主要介绍CMOS逻辑,TTL逻辑和二极管逻辑。
先对三种逻辑电路进行介绍,然后对三种逻辑电路进行比较。
正文:一:首先介绍的是最早使用的TTL逻辑电路。
TTL全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路,应用较早,技术已比较成熟。
TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管,晶体三极管)和电阻构成,具有速度快的特点。
最早的TTL门电路是74系列,后来出现了74H系列,74L 系列,74LS,74AS,74ALS等系列。
但是由于TTL功耗大等缺点,正逐渐被CMOS电路取代。
TTL 门电路有74(商用)和54(军用)两个系列,每个系列又有若干个子系列。
TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
(1)74系列以内部结构可以分为:(a)标准型:结构跟构成的材料最简单,相对的特性也是不理想,所以此类型已经被淘汰多时。
无英文简写,范例:7400。
(b)早期的低功率型与高速型:低功率型,(英文Low Power简写“L”),耗电低,但速度慢。
范例:74L00。
高速型,(英文High Speed简写“H”),速度较快,输出较强,但耗电高。
范例:74H00。
由于S 型耗电与H 型相近,但速度极快。
LS 型的耗电与L 型相近,但速度却快很多,甚至比H 型还快。
因此L 型与H 型很快就退出市场。
(c)肖特基(Schottky):除了电阻器一样是做控流跟偏压用途,萧特基型最主要是采用萧特基二极管跟萧特基晶体管,改善切换速度。
在市面上跟教育单位非常普及,特性也很不错,常常被用来搭配Intel 8051使用。
三种电平
![三种电平](https://img.taocdn.com/s3/m/8f7c6e87680203d8ce2f24af.png)
一、TTL电平:TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的,首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低,另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者,计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的,而TTL 接口的操作恰能满足这个要求。
TTL型通信大多数情况下,是采用并行数据传输方式,而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。
这是由于可靠性和成本两面的原因。
因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题,这些问题对可靠性均有影响。
TTL输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。
TTL电路是电流控制器件,TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。
输出L:<0.8V ;H:>2.4V。
输入L:<1.2V ;H:>2.0VTTL器件输出低电平要小于0.8V,高电平要大于2.4V。
输入,低于1.2V就认为是0,高于2.0就认为是1。
二、CMOS电平:输出L:<0.1*Vcc ;H:>0.9*Vcc。
输入L:<0.3*Vcc ;H:>0.7*Vcc.由于CMOS电源采用12V,则输入低于3.6V为低电平,噪声容限为1.8V,高于3.5V为高电平,噪声容限高为1.8V。
比TTL有更高的噪声容限。
三、RS232标准逻辑1的电平为-3~-15V,逻辑0的电平为+3~+15V,注意电平的定义反相了一次。
常见的组合逻辑电路
![常见的组合逻辑电路](https://img.taocdn.com/s3/m/0e32502f876fb84ae45c3b3567ec102de2bddfd1.png)
常见的组合逻辑电路组合逻辑电路指的是由多个逻辑门组成的电路,其输出只与输入信号的组合有关,而与输入信号的时间顺序无关。
在现代电子设备中,组合逻辑电路被广泛应用于数字电子系统的设计中。
下面将介绍几种常见的组合逻辑电路及其应用。
一、与门(AND Gate)与门是最基本的逻辑门之一,它只有当所有输入信号都为高电平时,输出才为高电平。
与门在数字电路中扮演着非常重要的角色,可以用于实现多个输入信号的复合判断。
在计算机的算术逻辑单元(ALU)中,与门经常用于进行逻辑运算。
二、或门(OR Gate)或门也是一种常见的逻辑门,它只要任意一个输入信号为高电平,输出就为高电平。
与门和或门可以相互组合使用,实现更复杂的逻辑运算。
或门常用于电子开关和电路选择器等应用中。
三、非门(NOT Gate)非门是最简单的逻辑门,它只有一个输入信号,输出信号是输入信号的反向。
非门常用于信号反转的场合,例如数字信号进行取反操作。
四、与非门(NAND Gate)与非门是由与门和非门组合而成的逻辑门,其输出是与门输出信号取反。
与非门的应用非常广泛,可以用于各种数字电路的设计中,例如计算机内存、固态硬盘等。
五、或非门(NOR Gate)或非门由或门和非门组合而成,其输出是或门输出信号取反。
与与非门类似,或非门也可以用于各种数字电路的设计中,例如译码器、比较器等。
六、异或门(XOR Gate)异或门是一种特殊的逻辑门,只有当输入信号中的奇数个为高电平时,输出为高电平;偶数个为高电平时,输出为低电平。
异或门在编码器、加法器以及数据传输方面有着重要的应用。
七、多路选择器(Multiplexer)多路选择器是一种可以根据选择信号选择不同输入信号的逻辑电路。
它可以将多个输入信号中的一个或多个输出至一个输出线上。
多路选择器可以在数字信号的选择和转换中起到关键作用。
八、译码器(Decoder)译码器是一种将多位输入信号转换为多位输出信号的逻辑电路。
它可以将某个特定的输入编码成高电平,从而实现对多个输入信号的解码和处理。
ttl逻辑信号
![ttl逻辑信号](https://img.taocdn.com/s3/m/62c0c45f876fb84ae45c3b3567ec102de2bddfac.png)
ttl逻辑信号TTL逻辑信号TTL(Transistor-Transistor Logic)逻辑信号是一种数字电路中常用的逻辑电平表示方法。
它使用两个不同的电压值来表示逻辑的0和1,通常为低电平(0V)和高电平(5V)。
TTL逻辑信号广泛应用于各种数字电路和计算机系统中,具有稳定性高、噪声干扰小、功耗低等特点。
本文将从TTL逻辑信号的基本原理、应用场景以及发展前景等方面进行探讨。
一、TTL逻辑信号的基本原理TTL逻辑信号的基本原理是利用晶体管的开关特性来实现逻辑电平的转换。
在TTL电路中,输入信号通过输入端的电流流向基极,当输入信号为低电平时,晶体管处于截止状态,输出端产生高电平;当输入信号为高电平时,晶体管处于导通状态,输出端产生低电平。
这种基于晶体管开关的工作原理使得TTL逻辑电路具有很高的速度和稳定性。
二、TTL逻辑信号的应用场景1. 计算机系统:TTL逻辑信号广泛应用于计算机系统中,如CPU、存储器、总线等部件。
在这些部件中,TTL逻辑电路可以实现高速数据传输和逻辑运算,提高计算机系统的工作效率和性能。
2. 通信设备:TTL逻辑信号在通信设备中也有重要应用,如调制解调器、网络交换机、光纤传输设备等。
TTL逻辑电路可以实现信号的转换和处理,确保数据的可靠传输和通信质量的稳定性。
3. 工业自动化:TTL逻辑信号在工业自动化领域也有广泛应用,如PLC(可编程逻辑控制器)、工业仪表等。
TTL逻辑电路可以实现对工业过程的控制和监测,提高生产效率和质量。
4. 电子设备:TTL逻辑信号还用于各种电子设备中,如数字电路、显示器、打印机等。
TTL逻辑电路可以实现信号的处理和传输,保证电子设备的正常工作和性能稳定。
三、TTL逻辑信号的发展前景随着计算机技术和通信技术的不断发展,对TTL逻辑信号的需求也在不断增加。
在人工智能、物联网、云计算等新兴领域,TTL逻辑电路的应用前景非常广阔。
同时,随着半导体技术的进步,TTL逻辑电路的集成度和性能也将不断提高,为其在更多领域的应用创造更多可能性。
各种电平标准的讨论(TTL,ECL,PECL,LVDS,CMOS,CML)
![各种电平标准的讨论(TTL,ECL,PECL,LVDS,CMOS,CML)](https://img.taocdn.com/s3/m/aa21d418a300a6c30c229f4b.png)
ECL电路是射极耦合逻辑(Emitter Couple Logic)集成电路的简称与TTL电路不同,ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态所以,ECL电路的最大优点是具有相当高的速度这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级,这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色。
ECL电路的逻辑摆幅较小(仅约 0.8V ,而 TTL 的逻辑摆幅约为 2.0V ),当电路从一种状态过渡到另一种状态时,对寄生电容的充放电时间将减少,这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。
但逻辑摆幅小,对抗干扰能力不利。
由于单元门的开关管对是轮流导通的,对整个电路来讲没有“截止”状态,所以单元电路的功耗较大。
从电路的逻辑功能来看, ECL 集成电路具有互补的输出,这意味着同时可以获得两种逻辑电平输出,这将大大简化逻辑系统的设计。
ECL集成电路的开关管对的发射极具有很大的反馈电阻,又是射极跟随器输出,故这种电路具有很高的输入阻抗和低的输出阻抗。
射极跟随器输出同时还具有对逻辑信号的缓冲作用。
在通用的电子器件设备中,TTL和CMOS电路的应用非常广泛。
但是面对现在系统日益复杂,传输的数据量越来越大,实时性要求越来越高,传输距离越来越长的发展趋势,掌握高速数据传输的逻辑电平知识和设计能力就显得更加迫切了。
1 几种常用高速逻辑电平1.1LVDS电平LVDS(Low Voltage Differential Signal)即低电压差分信号,LVDS接口又称RS644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。
LVDS的典型工作原理如图1所示。
最基本的LVDS器件就是LVDS驱动器和接收器。
LVDS 的驱动器由驱动差分线对的电流源组成,电流通常为3.5 mA。
LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动器输出的大部分电流都流过100 Ω的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350 mV的电压。
LVDS、ECL、CML逻辑电平电路的特点及应用
![LVDS、ECL、CML逻辑电平电路的特点及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/2eae7766b84ae45c3b358cc6.png)
贵阳学院学报 (自然科学版 ) (季刊 ) JOURNAL O F GU IYANG COLLEGE Natural Sciences (Quarte rly)
Vol. 4 No. 4 Dec. 2009
LVDS、ECL、CML 逻 辑 电 平 电 路 的 特 点 及 应 用
LVD S技术 在两个标准 中被定义 : ANS I/ T IA / E IA644 (1995年 11月通过 )和 IEEEP159613 ( 1996 年 3月通过 ) 。这两个标准中都着重定义了 LVDS 的电特性 , 包括 : ①低 摆幅 (约为 350mV ) 。低电 流驱动模式意 味着可实 现高速传 输。 ANS I/ T IA / E IA644建议了 655M b / s的最大速率和 11923Gb / s 的无失真通道上 的理论极限速率 。②低压摆幅 。 恒流源电流驱动 , 把输出电 流限制到约为 315mA 左右 ,使跳变期间的尖峰干扰最小 ,因而产生的功 耗非常小 。这允许集成电路密度的进一步提高 ,即 提高了 PCB板的效能 ,减少了成本。③具有相对较 慢的 边 缘 速率 ( dV / dt约 为 01300V /013ns, 即 为 1V / ns) ,同时采用差分传输形式 ,使其信号噪声和 EM I都大为减少 ,同时也具有较强的抗干 扰能力 。 所以 ,LVDS具有高速、超低功耗 、低噪声和低成本 的优良特性 。
1 ECL逻辑电平
即射极耦合逻辑 ,是带有射随输出结构的典型 输入输出接口电路 ,如图 1所示。
图 1 ECL驱动器与接收器连接示意 Fig. 1 The connection diagram of the ECL driver and the connector
TTL和CMOS电平汇总
![TTL和CMOS电平汇总](https://img.taocdn.com/s3/m/7fc6fd40b42acfc789eb172ded630b1c59ee9b13.png)
TTL和CMOS电平汇总1. TTL(Transistor-Transistor Logic)TTL电平是一种基于双极型晶体管的逻辑电平标准。
它使用晶体管的导通和截止来表示逻辑电平的高低。
TTL电平通常具有以下特点:-高电平(H):在TTL中,高电平通常定义为2.6V到5V之间的电压范围,其中2.6V以下被认为是低电平。
高电平表示逻辑“1”。
TTL电平的高电平较高,可以有效地减小误差和干扰。
-低电平(L):TTL的低电平通常在0V到0.4V之间,其中0.4V以上被认为是高电平。
低电平表示逻辑“0”。
-噪声容忍度差:由于TTL电平的高电平较高,因此对噪声和干扰的容忍度较低。
-低功耗:与CMOS相比,TTL电路的功耗较高。
这是由于TTL使用了较高的工作电压和功耗较大的双极型晶体管。
-输出电流较大:TTL电路的输出电流能达到较大数值,通常在20mA 左右。
这使得TTL电路可以驱动多个输入负载。
TTL电平由于其较高的工作电压和较大的输出电流,适用于需要较高工作稳定性和较强驱动能力的应用,比如数据传输、时序控制和数字信号处理等。
CMOS电平是一种基于互补金属氧化物半导体的逻辑电平标准。
它使用n型和p型金属氧化物半导体场效应管(NMOS和PMOS)来实现逻辑门电路。
CMOS电平通常具有以下特点:-高电平(H):在CMOS中,高电平通常在3.5V以上,其中3.5V以下被认为是低电平。
高电平表示逻辑“1”。
CMOS电平的高电平较低,功耗较少,也有助于噪声和干扰的抑制。
-低电平(L):CMOS的低电平通常在0V到1.5V之间,其中1.5V以上被认为是高电平。
低电平表示逻辑“0”。
-噪声容忍度好:由于CMOS电平的高电平较低,因此对噪声和干扰的容忍度较好。
-低功耗:与TTL相比,CMOS电路的功耗较低。
这是由于CMOS使用了较低的工作电压和功耗较小的场效应管。
-输出电流较小:CMOS电路的输出电流较小,一般在几毫安以下。
TTL和CMOS区别及应用特点
![TTL和CMOS区别及应用特点](https://img.taocdn.com/s3/m/546a51e3a98271fe910ef9e9.png)
TTL和CMOS的区别什么是TTL电平,什么是CMOS电平,他们的区别(一)TTL高电平3.6~5V,低电平0V~2.4VCMOS电平Vcc可达到12VCMOS电路输出高电平约为0.9Vcc,而输出低电平约为0.1Vcc。
CMOS电路不使用的输入端不能悬空,会造成逻辑混乱。
TTL电路不使用的输入端悬空为高电平另外,CMOS集成电路电源电压可以在较大范围内变化,因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。
用TTL电平他们就可以兼容(二)TTL电平是5V,CMOS电平一般是12V。
因为TTL电路电源电压是5V,CMOS电路电源电压一般是12V。
5V的电平不能触发CMOS电路,12V的电平会损坏TTL电路,因此不能互相兼容匹配。
(三)TTL电平标准输出L:<0.8V ;H:>2.4V。
输入L:<1.2V ;H:>2.0VTTL器件输出低电平要小于0.8V,高电平要大于2.4V。
输入,低于1.2V就认为是0,高于2.0就认为是1。
CMOS电平:输出L:<0.1*Vcc ;H:>0.9*Vcc。
输入L:<0.3*Vcc ;H:>0.7*Vcc.一般单片机、DSP、FPGA他们之间管教能否直接相连. 一般情况下,同电压的是可以的,不过最好是要好好查查技术手册上的VIL,VIH,VOL,VOH的值,看是否能够匹配(VOL要小于VIL,VOH要大于VIH,是指一个连接当中的)。
有些在一般应用中没有问题,但是参数上就是有点不够匹配,在某些情况下可能就不够稳定,或者不同批次的器件就不能运行。
例如:74LS的器件的输出,接入74HC的器件。
在一般情况下都能好好运行,但是,在参数上却是不匹配的,有些情况下就不能运行。
74LS和54系列是TTL电路,74HC是CMOS电路。
如果它们的序号相同,则逻辑功能一样,但电气性能和动态性能略有不同。
如,TTL的逻辑高电平为> 2.7V,CMOS为> 3.6V。
常用电平介绍及相互转换
![常用电平介绍及相互转换](https://img.taocdn.com/s3/m/de79df9c680203d8ce2f24b6.png)
LDVS 输出结构:电路输出阻抗为 1 Nhomakorabea0ohm
LDVS 输入结构
输入差分阻抗为 100Ω, 为适应共模电压宽范围内的变化, 输入级还包括一个自动电平调整电路, 该电路将共模电压调整为一固定值,该电路后面是一个 SCHMITT 触发器。SCHMITT 触发器为防止不 稳定,设计有一定的回滞特性,SCHIMTT 后级是差分放大器
TTL:Transistor-Transistor Logic 三极管结构
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)。 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。 另外,I/O 為 OC 門時,由於只能吸收大電流而不能向外部提供電流,需要外部上拉或者外部電 源。
ECL 电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态,因此 ECL 又称为非饱和性逻辑。也正因为如 此,ECL 电路的最大优点是具有相当高的速度。这种电路的平均延迟时间可达几个 ns 数量级甚至更 少。传统的 ECL 以 VCC 为零电压,VEE 为-5.2 V 电源,VOH=VCC-0.9 V=-0.9 V,VOL=VCC-1.7 V=-1.7 V,所以 ECL 电路的逻辑摆幅较小(仅约 0.8 V) 。当电路从一种状态过渡到另一种状态时,对寄生电 容的充放电时间将减少,这也是 ECL 电路具有高开关速度的重要原因。另外,ECL 电路是由一个差分 对管和一对射随器组成的, 所以输入阻抗大, 输出阻抗小, 驱动能力强, 信号检测能力高, 差分输出,
电平控制的原理和应用
![电平控制的原理和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/0bfa52297f21af45b307e87101f69e314332faae.png)
电平控制的原理和应用1. 电平控制简介在各种电子设备和电路中,电平控制是一种常见的控制方式。
通过控制电平的高低,可以实现信号的处理、设备的控制以及数据的传输等功能。
本文将详细介绍电平控制的原理以及其在各个领域的应用。
2. 电平控制的原理电平控制的原理基于数字信号和模拟信号的特性。
在数字领域中,电平通常表示为高电平(High)和低电平(Low),通常分别对应于逻辑1和逻辑0。
而在模拟领域中,电平则表示电压的大小,具有连续的取值范围。
电平的控制可以通过不同的方式实现,其中包括使用开关、逻辑门、传感器和调节电源等。
下面将分别介绍几种常见的电平控制方法:2.1 开关控制开关是一种简单且常见的电平控制元件。
通过开关的打开和关闭,可以控制电路中的电平状态。
当开关处于闭合状态时,电路连接通畅,电平为高;当开关处于断开状态时,电路断开,电平为低。
2.2 逻辑门控制逻辑门是一种用于逻辑运算的电路,常见的逻辑门包括与门、或门和非门等。
通过将输入信号连接到逻辑门的输入端,输出信号可以根据输入信号的电平状态进行逻辑运算后进行控制。
2.3 传感器控制传感器是一种能够检测环境信息并将其转化为电信号的设备。
通过传感器的输出信号,可以判断环境信息的状态,并根据需要控制电路的电平。
2.4 调节电源控制调节电源是一种能够调整输出电压的电源设备。
通过调节电源的输出电压,可以控制电路中的电平状态,实现对信号的调节和控制。
3. 电平控制的应用电平控制在各个领域中都有广泛的应用。
下面将介绍几个电平控制在不同领域中的具体应用:3.1 电子设备电子设备中的电平控制常常用于控制开关、调节亮度、控制音量等功能。
例如,电视机中的遥控器通过发送不同电平的信号来实现控制电视机的开关、音量和频道的调节。
3.2 通信和数据传输在通信和数据传输中,电平控制常用于调制和解调信号。
例如,在调制解调器中,把数字信号转化为模拟信号进行传输,就需要根据不同的电平状态来表示不同的数据值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
几种常用逻辑电平电路的特点及应用
发布时间:2005-12-25 来源:应用领域:邮电
ONT face=Verdana> 引言
在通用的电子器件设备中,TTL和CMOS电路的应用非常广泛。
但是面对现在系统日益复杂,传输的数据量越来越大,实时性要求越来越高,传输距离越来越长的发展趋势,掌握高速数据传输的逻辑电平知识和设计能力就显得更加迫切了。
1 几种常用高速逻辑电平
1.1LVDS电平
LVDS(Low Voltage Differential Signal)即低电压差分信号,LVDS接口又称RS644总线接口,是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。
LVDS的典型工作原理如图1所示。
最基本的LVDS器件就是LVDS驱动器和接收器。
LVDS的驱动器由驱动差分线对的电流源组成,电流通常为3.5 mA。
LVDS接收器具有很高的输入阻抗,因此驱动器输出的大部分电流都流过100 Ω的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350 mV的电压。
当驱动器翻转时,它改变流经电阻的电流方向,因此产生有效的逻辑“1”和逻辑“0”状态。
LVDS技术在两个标准中被定义:ANSI/TIA/EIA644 (1995年11月通过)和IEEE P1596.3 (1996年3月通过)。
这两个标准中都着重定义了LVDS的电特性,包括:
①低摆幅(约为350 mV)。
低电流驱动模式意味着可实现高速传输。
ANSI/TIA/EIA644建议了655 Mb/s的最大速率和1.923 Gb/s的无失真通道上的理论极限速率。
②低压摆幅。
恒流源电流驱动,把输出电流限制到约为3.5 mA左右,使跳变期间的尖峰干扰最小,因而产生的功耗非常小。
这允许集成电路密度的进一步提高,即提高了PCB 板的效能,减少了成本。
③具有相对较慢的边缘速率(dV/dt约为0.300 V/0.3 ns,即为1 V/ns),同时采用差分传输形式,使其信号噪声和EMI都大为减少,同时也具有较强的抗干扰能力。
所以,LVDS具有高速、超低功耗、低噪声和低成本的优良特性。
LVDS的应用模式可以有四种形式:
①单向点对点(point to point),这是典型的应用模式。
②双向点对点(point to point),能通过一对双绞线实现双向的半双工通信。
可以由标准的LVDS的驱动器和接收器构成;但更好的办法是采用总线LVDS驱动器,即BLVDS,这是为总线两端都接负载而设计的。
③多分支形式(multidrop),即一个驱动器连接多个接收器。
当有相同的数据要传给多个负载时,可以采用这种应用形式。
④多点结构(multipoint)。
此时多点总线支持多个驱动器,也可以采用BLVDS驱动器。
它可以提供双向的半双工通信,但是在任一时刻,
只能有一个驱动器工作。
因而发送的优先权和总线的仲裁协议都需要依据不同的应用场合,选用不同的软件协议和硬件方案。
为了支持LVDS的多点应用,即多分支结构和多点结构,2001年新推出的多点低压差分信号(MLVDS)国际标准ANSI/TIA/EIA 8992001,规定了用于多分支结构和多点结构的MLVDS器件的标准,目前已有一些MLVDS器件面世。
LVDS技术的应用领域也日渐普遍。
在高速系统内部、系统背板互连和电缆传输应用中,驱动器、接收器、收发器、并串转换器/串并转换器以及其他LVDS器件的应用正日益广泛。
接口芯片供应商正推进LVDS作为下一代基础设施的基本构造模块,以支持手机基站、中心局交换设备以及网络主机和计算机、工作站之间的互连。
1.2ECL电平
ECL(EmitterCoupled Logic)即射极耦合逻辑,是带有射随输出结构的典型输入输出接口电路,如图2所示。
ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态,因此ECL又称为非饱和性逻辑。
也正因为如此,ECL电路的最大优点是具有相当高的速度。
这种电路的平均延迟时间可达几个ns数量级甚至更少。
传统的ECL以VCC为零电压,VEE为-5.2 V电源,
VOH=VCC-0.9 V=-0.9 V,VOL=VCC-1.7 V=-1.7 V,所以ECL电路的逻辑摆幅较小(仅约0.8 V)。
当电路从一种状态过渡到另一种状态时,对寄生电容的充放电时间将减少,这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。
另外,ECL电路是由一个差分对管和一对射随器组成的,所以输入阻抗大,输出阻抗小,驱动能力强,信号检测能力高,差分输出,抗共模干扰能力强;但是由于单元门的开关管对是轮流导通的,对整个电路来讲没有“截止”
状态,所以电路的功耗较大。
如果省掉ECL电路中的负电源,采用正电源的系统(+5 V),可将VCC接到正电源而VEE接到零点。
这样的电平通常被称为PECL(Positive Emitter Coupled Logic)。
如果采用+3.3 V供电,则称为LVPECL。
当然,此时高低电平的定义也是不同的。
它的电路如图3、4所示。
其中,输出射随器工作在正电源范围内,其电流始终存在。
这样有利于提高开关速度,而且标准的输出负载是接50Ω至VCC-2 V的电平上。
在使用PECL 电路时要注意加电源去耦电路,以免受噪声的干扰。
输出采用交流耦合还是直流耦合,对负载网络的形式将会提出不同的需求。
直流耦合的接口电路有两种工作模式:其一,对应于近距离传送的情况,采用发送端加到地偏置电阻,接收端加端接电阻模式;其二,对应于较远距离传送的情况,采用接收端通过电阻对提供截止电平VTT 和50 Ω的匹配负载的模式。
以上都有标准的工作模式可供参考,不必赘述。
对于交流耦合的接口电路,也有一种标准工作模式,即发送端加到地偏置电阻,耦合电容靠近发送端放置,接收端通过电阻对提供共模电平VBB 和50 Ω的匹配负载的模式。
(P)ECL是高速领域内一种十分重要的逻辑电路,它的优良特性使它广泛应用于高速计算机、高速计数器、数字通信系统、雷达、测量仪器和频率合成器等方面。
1.3CML电平CML电平是所有高速数据接口中最简单的一种。
其输入和输出是匹配好的,减少了外
围器件,适合于更高频段工作。
它的输出结构如图5所示。
CML 接口典型的输出电路是一个差分对形式。
该差分对的集电极电阻为50 Ω,输出信号的高低电平切换是靠共发射极差分对的开关控制的。
差分对的发射极到地的恒流源典型值为16 mA。
假定CML的输出负载为一个50 Ω上拉电阻,则单端CML输出信号的摆幅为VCC~VCC-0.4 V。
在这种情况下,差分输出信号摆幅为800 mV。
信号摆幅较小,所以功耗很低,CML接口电平功耗低于ECL的1/2,而且它的差分信号接口和ECL、LVDS 电平具有类似的特点。
CML到CML之间的连接分两种情况:当收发两端的器件使用相同的电源时,CML到CML可以采用直流耦合方式,不用加任何器件;当收发两端器件采用不同电源时,一般要考虑交流耦合,中间加耦合电容(注意这时选用的耦合电容要足够大,以避免在较长连0 或连1 情况出现时,接收端差分电压变小)。
但它也有些不足,即由于自身驱动能力有限,CML更适于芯片间较短距离的连接,而且CML接口实现方式不同用户间差异较大,所以现有器件提供CML接口的数目还不是非常多。
2 各种逻辑电平之间的比较和互连转化
2.1各种逻辑电平之间的比较
这几种高速逻辑电平在目前都有应用,但它们在总线结构、功率消耗、传输速率、耦合方式等方面都各有特点。
为了便于应用比较,现归纳以上三类电平各方面的特点,如表1所列。
2.2各种逻辑电平之间的互连
这三类电平在互连时,首先要考虑的就是它们的电平大小和电平摆幅各不一样,必须使输出电平经过中间的电阻转换网络后落在输入电平的有效范围内。
各种电平的摆幅比较如图6所示。
其次,电阻网络要考虑到匹配问题。
例如我们知道,当负载是50 Ω接到VCC-2 V 时,LVPECL 的输出性能是最优的,因此考虑的电阻网络应该与最优负载等效;LVDS 的输入差分阻抗为100 Ω,或者每个单端到虚拟地为50 Ω,该阻抗不提供直流通路,这里意味着LVDS输入交流阻抗与直流阻抗不等,电阻值的选取还必须根据直流或交流耦合的不同情况作不同的选取。
另外,电阻网络还必须与传输线匹配。
另一个问题是电阻网络需要在功耗和速度方面折中考虑:既允许电路在较高的速度下工作,又尽量不出现功耗过大。
下面以图7所示的LVPECL到LVDS的直流耦合连接为例,来说明以上所讨论的原则。
传输线阻抗匹配原则:
Z≈R1//(R2+R3)
根据LVPCEL输出最优性能:
降低LVPECL摆幅以适应LVDS的输入范围:Gain=R3/(R2+R3)
根据实际情况,选择满足以上约束条件的电阻值,例如当传输线特征阻抗为50 Ω时,可取R1=120 Ω,R2=58 Ω,R3=20 Ω即能完成互连。
由于LVDS 通常用作并联数据的传输,数据速率为155 Mbps、622 Mbps或1.25 Gbps;而CML 常用来做串行数据的传输,数据速率为2.5 Gbps或10 Gbps。
一般情况
下,在传输系统中没有CML和LVDS 的互连问题。
结语
本文粗浅地讨论了几种目前应用较多的高速电平技术。
复杂高速的通信系统背板,大屏幕。