常用的电平标准,低速的有 RS232、RS485、RS422、TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、ECL、LVPECL等,高速的有 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。
1、RS232
采用负逻辑。
-15v ~ -3v 1
+3v ~ +15v 0
2、RS485和RS422
两者均采用差分传输(平衡传输)的方式,一般有两个引脚(A,B)。
发送端AB间的电压差:
+2 ~ +6v 1
-2 ~ -6v 0
接收端 AB间的电压差:
大于
+200mv 1
小于
-200mv 0
定义逻辑1为B>A的状态;定义逻辑0为A>B的状态;AB之间的电压差不小于200mv。
一对一的接头的情况下:
RS232 双向传输;全双工通讯;最高传输速率20kbps;有效距离15米以内。
RS422 只能做到单向传输;半双工通讯;最高传输速率10Mbps;
RS485 双向传输;半双工通讯;最高传输速率10Mbps;有效距离1200米。
3、TTL
Vcc:5V; VOH>=2.4V;
VOL<=0.5V; VIH>=2V; VIL<=0.8V。
4、LVTTL
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。
TTL使用注意:TTL电平一般过冲都会比较严重,可以在输入端串22欧或33欧电阻;TTL电平输入脚悬空时默认为高电平。下拉电阻应使用1k以下电阻。
5、CMOS
Vcc:5V; VOH>=4.45V; VOL<=0.5V;
VIH>=3.5V; VIL<=1.5V。
6、LVCMOS
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。
7、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。
8、PECL:Pseudo/Positive ECL
Vcc=5V; VOH=4.12V;
VOL=3.28V; VIH=3.78V; VIL=3.64V
9、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PECL,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。)
为降低电磁辐射,同时提高开关速度又推出LVDS电平标准。
10、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:通讯距离可以达到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。
11、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。
12、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。
Vcc=1.2V;VOH>=1.1V;VOL<=0.4V;VIH>=0.85V;VIL<=0.75V
13、PGTL/GTL+
Vcc=1.5V;VOH>=1.4V;VOL<=0.46V;VIH>=1.2V;VIL<=0.8V
14、HSTL
主要用于QDR存储器的一种电平标准。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)。
15、SSTL
主要用于DDR存储器。和HSTL基本相同。HSTL和SSTL大多用在300M以下。
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