各种电平的匹配等
LVDS、PECL和CML介绍
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LVDS、PECL和CML介绍
2007-10-29 10:28
摘要：随着高速数据传输业务需求的增加，如何高质量的解决高速IC芯片间的互连变得越来越重要。低功耗及优异的噪声性能是有待解决的主要问题。芯片间互连通常有三种接口：PECL (Positive
Emitter-Coupled Logic)、LVDS (Low-Voltage Differential Signals)、CML (Current Mode Logic)。在设计高速数字系统时，人们常会遇到不同接口标准芯片间的互连，为解决这一问题，我们首先需要了解每一种接口标准的输入输出电路结构，由此可以知道如何进行直流偏置和终端匹配。本文介绍了高速通信系统中PECL、CML和LVDS之间相互连接的几种方法，并给出了Maxim产品的应用范例。
1 摘要
随着高速数据传输业务需求的增加，如何高质量的解决高速IC芯片间的互连变得越来越重要。低功耗及优异的噪声性能是有待解决的主要问题。芯片间互连通常有三种接口：PECL (Positive
Emitter-Coupled Logic)、LVDS (Low-Voltage Differential Signals)、CML (Current Mode Logic)。在设计高速数字系统时，人们常会遇到不同接口标准芯片间的互连，为解决这一问题，我们首先需要了解每一种接口标准的输入输出电路结构，由此可以知道如何进行直流偏置和终端匹配。本文介绍了高速通信系统中PECL、CML和LVDS之间相互连接的几种方法，并给出了Maxim产品的应用范例。
2 PECL接口
PECL由ECL标准发展而来，在PECL电路中省去了负电源，较ECL电路更便于使用。PECL信号的摆幅相对ECL要小，这使得该逻辑更适合于高速数据的串行或并行连接。PECL标准最初由Motorola
公司提出，经过很长一段时间才在业内推广开。
2.1 PECL接口输出结构
PECL电路的输出结构如图1所示，包含一个差分对管和一对射随器。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。标准的输出负载是接50电阻至VCC-2V的电平上，如图1所示，在这种负载条件下，OUT+与OUT-的静态电平典型值为VCC-1.3V，OUT+与OUT-输出电流为14mA。PECL结构的输出阻抗很低，典型值为4-5，这表明它有很强的驱动能力，但当负载与PECL的输出端之间有一段传输线时，低阻抗造成的失配将导致信号时域波形的振铃现象。
图1. PECL接口输出结构
2.2 PECL接口输入结构
PECL输入结构如图2所示，它是一个具有高输入阻抗的差分对。该差分对共模输入电压需偏置到VCC-1.3V，这样允许的输入信号电平动态范围最大。Maxim公司的PECL接口有两种形式的输入结构，一种是在芯片上已加有偏置电路，如MAX3885，另一种则需要外加直流偏置，如MAX3867、MAX3675。
图2. PECL接口输入结构
表I中给出了Maxim公司PECL接口输入输出的具体电气指标。
表I. PECL输入和输出规格
Parameter Conditions Min Type Max Units
VCC - 1.025 VCC - 1.025 VCC - 0.88 V
Output High Voltage
TA = -40°C VCC - 1.085 VCC - 0.88 V
TA = 0°C to +85°C VCC - 1.81 VCC - 1.62 V
Output Low Voltage
TA = -40°C VCC - 1.83 VCC - 1.55 V
Input High Voltage VCC - 1.16 VCC - 0.88 V
Input Low Voltage VCC - 1.81 VCC - 1.48 V
在+5.0V和+3.3V供电系统中，PECL接口均适用，+3.3V供电系统中的PECL常被称作低压PECL，简写为
图5. CML输入电路匹配
表II以MAX3831/MAX3832为例列出了CML器件的输入输出技术参数
表II. CML输入和输出规格(负载= 50至VCC)
PARAMETER CONDITION MIN TYP MAX Units
Differential Output Voltage 640 800 1000 mVp-p
Output Common Mode Voltage VCC-0.2 V
Single-Ended Input Voltage Range VIS VCC - 0.6V VCC + 0.2V V
Differential Input Voltage Swing 400 1200 mVp-p
注：Maxim不同产品CML输入灵敏度不同，如MAX3875、MAX3876。
4 LVDS接口
LVDS用于低压差分信号点到点的传输，该方式有三大优点，使其更具有吸引力。A) LVDS传输的信号摆幅小，从而功耗低，一般差分线上电流不超过4mA，负载阻抗为100。这一特征使它适合做并行数据传输。B) LVDS信号摆幅小，从而使得该结构可以在2.5V的低电压下工作。C) LVDS输入单端信号电压可以从0V到2.4V变化，单端信号摆幅为400mV，这样允许输入共模电压从0.2V到2.2V范围内变化，也就是说LVDS允许收发两端地电势有±1V的落差。
4.1 LVDS接口输出结构
Maxim公司LVDS输出结构在低功耗和速度方面做了优化，电路如图6所示。电路差分输出阻抗为100，表III列出了其它一些指标。
图6. LVDS接口输出结构
4.2 LVDS接口输入结构
LVDS输入结构如图7所示，IN+与IN-输入差分阻抗为100，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，该电路后面是一个施密特触发器。施密特触发器为防止不稳定，设计有一定的滞回特性，施密特后级是差分放大器。
图7. LVDS接口输入结构
表III总结了Maxim公司LVDS输入与输出技术指标(MAX3831, MAX3821和MAX3890)
表III. LVDS输入和输出规格
PARAMETER SYMBOL CONDITION MIN TYP MAX UNITS Output High Voltage VOH 1.475 V Output Low Voltage VOL 0.925 x x x Differential Output Voltage |Vod| 250 400 mV Change in Magnitude of Differential Output for
Complementary States
|Vod| 25 mV Offset Output Voltage 1.125 1.275 V Change in Magnitude of Output Offset Voltage for
Complementary States
|Vos| 25 mV Differential Output Impedance 80 120
Output Current Short
together
12 mA
Output Current Short to GND 40 mA Input Voltage Range Vi 0 2.4 V Differential Input Voltage |Vid| 100 mV
Input Common-Mode Current LVDS Input
VOS =
1.2V
350 μA
Threshold Hysteresis 70 mV Differential Input Impedance Rin 85 100 115
5 接口互连
5.1 CML到CML的连接
如果接收器与发送器之间采用相同的VCC电源，CML驱动器输出可以直流耦合到CML接收器输入，
无需额外的元件。如果接收器与发送器采用不同的电源，系统需要用交流
图11. PECL与PECL之间的交流耦合
R2和R3的选择应考虑如下几点：(1) PECL输入直流偏压应固定在VCC-1.3V；(2)输入阻抗应等于传输线阻抗；(3)低功耗；(4)外围器件少。最常用的就是图11中的两种。在图11(a)中，R2和R3的选择应满足下面方程组：
求解得到：
图11(a)的缺陷是：由终端网络引起的功耗较大。如果系统对于功耗要求较高，可以采用图11(b)所示电路。这时，我们需要满足：
解得:
PECL的输出共模电压需固定在VCC-1.3V，在选择直流偏置电阻(R1)时仅需该电阻能够提供14mA 到地的通路，这样R1=(VCC-1.3V)/14mA。在+3.3V供电时，R1 = 142，+5.0V供电时，R1 = 270。然而这种方式给出的交流负载阻抗低于50，在实际应用中，+3.3V供电时，R1可以从142到200之间选取，+5.0V供电时，R1可以从270到350之间选取，原则是让输出波形达到最佳。
可以通过两种方式进一步改善PECL的终端匹配：(1)增加一个与耦合电容串联的电阻，使得PECL 驱动器端的等效交流阻抗接近50；(2)添加一个与R1串联的电感，使交流阻抗受控于接收器阻抗，与R1无关。
5.3 LVDS与LVDS的连接
因为LVDS的输入与输出都是内匹配的，所以LVDS间的连接可以如图12中那样直接连接。
图12. LVDS与LVDS的连接
6 LVDS，PECL，CML间的互连
在下面的讨论中，假设采用+3.3V PECL。
6.1 LVPECL到CML的连接
LVPECL与CML之间的耦合方式可以是交流方式，也可以是直流方式。
6.1.1 交流耦合情况
LVPECL到CML的一种连接方式就是交流耦合方式，如图13所示。在LVPECL的两个输出端各加一个到地的偏置电阻，电阻值选取范围可以从142到200。如果LVPECL的输出信号摆幅大于CML 的接收范围，可以在信号通道上串一个25的电阻，这时CML输入端的电压摆幅变为原来的0.67倍。
图13. LVPECL与CML之间的交流耦合
6.1.2 直流耦合情况
在LVPECL到CML的直流耦合连接方式中需要一个电平转换网络，如图14中所示。该电平转换网络的作用是匹配LVPECL的输出与CML的输入共模电压。一般要求该电平转换网络引入的损耗要小，以保证LVPECL的输出经过衰减后仍能满足CML输入灵敏度的要求；另外还要求自LVPECL端看到的负载阻抗近似为50。下面以LVPECL驱动MAX3875的CML输入为例说明该电平转换网络。
图14. LVPECL与CML之间的电阻网络(MAX3875)
下面是该电阻网络必须满足的方程：
(注：假定LVPECL的最小差分输出摆幅为1200mV，而MAX3875的输入灵敏度为50mV，这样电阻网络的最小增益必须大于50mV/400mV = 0.042。)
求解上面的方程组，我们得到R1 = 215，R2 = 82.5，R3 = 274(标准值的1%)，VA = 1.35V，VB = 3.11V，增益= 0.147，ZIN = 49。把LVPECL输出与MAX3875输入连接好，实测得：VA = 2.0V，VB = 3.13V。
LVPECL到MAX3875的直流耦合结构如图15所示，对于其它的CML输入，最小共模电压和灵敏度可能不同，读者可根据上面的考虑计算所需的电阻值。
图15. LVPECL与CML之间的直流耦合(MAX3875)
6.2 CML到LVPECL的连接
图16给出了CML到LVPECL三种交流耦合解决方案。
图16. CML与LVPECL之间的交流耦合
6.3 LVPECL到LVDS的连接
6.3.1 直流耦合情况
LVPECL到LVDS的直流耦合结构需要一个电阻网络，如图17中所示，设计该网络时有这样几点必须考虑：首先，我们知道当负载是50接到VCC-2V时，LVPECL的输出性能是最优的，因此我们考虑该电阻网络应该与最优负载等效；然后我们还要考虑该电阻网络引入的衰减不应太大，LVPECL输出信号经
衰减后仍能落在LVDS的有效输入范围内。注意LVDS的输入差分阻抗为100，或者每个单端到虚拟地为50(图7所示)，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。LVPECL 到LVDS的直流耦合所需的电阻网络需满足下面方程组：
图17. LVPECL与LVDS之间的直流耦合
考虑VCC = +3.3V情况，解上面的方程组得到：R1 = 182，R2 = 47.5，R3 = 47.5，VA = 1.13V，RAC = 51.5，RDC = 62.4，增益= 0.337。通过该终端网络连接LVPECL输出与LVDS输入时，实测得VA = 2.1V，VB = 1.06V。假定LVPECL差分最小输出电压为930mV，在LVDS的输入端可达到313mV，能够满足LVDS输入灵敏度要求。考虑信号较大时，如果LVPECL的最大输出为1.9V，LVDS 的最大输入电压则为640mV，同样可以满足LVDS输入指标要求。
6.3.2 交流耦合情况
LVPECL到LVDS的交流耦合结构如图18所示，LVPECL的输出端到地需加直流偏置电阻(142到200)，同时信号通道上一定要串接50电阻，以提供一定衰减。LVDS的输入端到地需加5.0k电阻，以提供共模偏置。
图18. LVPECL与LVDS之间的交流耦合
6.4 LVDS到LVPECL的连接
LVDS与LVPECL之间的直流和交流耦合需要进行几项匹配。
6.4.1 直流耦合情况
LVDS与LVPECL之间采用直流耦合结构时，需要加一个电阻网络，如图19所示。该电阻网络完成LVDS输出电平(1.2V)到LVPECL输入电平(VCC-1.3V)的转换。由于LVDS的输出是以地为参考，而LVPECL的输入是以VCC 为参考，这需要在构建电平转换网络时注意LVDS的输出不会对供电电源的变化敏感；另一个问题是需要在功耗和速度方面折中考虑，如果电阻值(R1、R2、R3)取得较小，由电阻网络和LVPECL输入寄生电容构成的时间常数较小，允许电路在更高的速度下工作。但是，由于这些电阻上流过较大的电流，使得总功耗增大。这时，LVDS的输出性能容易受电源波动的影响。还有一个问题就是要考虑阻抗匹配和网络衰减问题，电阻值可以通过下面的方程导出。
图19. LVDS与LVPECL之间的直流耦合
在VCC电压为+3.3V时，解上面的方程得：R1 = 374，R2 = 249，R3 = 402，VA = 1.2V，VB = 2.0V，RIN = 49，增益= 0.62。LVDS的最小差分输出信号摆幅为500mVP-P，在上面结构中加到LVPECL输入端的信号摆幅变为310mVP-P，该幅度低于LVPECL的输入标准，但对于绝大多数Maxim 公司的LVPECL电路来说，该信号幅度是足够的，原因是Maxim公司LVPECL输入端有较高的增益。在实际应用中，读者可根据器件的实际性能作出自己的判断。
6.4.2 交流耦合情况
LVDS到LVPECL的交流耦合结构较为简单，图20给出了两个例子。
图20. LVDS与LVPECL之间的交流耦合
6.5 CML和LVDS间互连
CML与LVDS之间采用交流耦合方式连接时(图21)，注意，CML输出信号摆幅应该在LVDS输入能够处理的范围以内。
图21. CML与LVDS之间的交流耦合
如果LVDS驱动器需要驱动一个CML接收器，可以采用图22所示的交流耦合方式。
图22. LVDS与CML之间的交流耦合
常用电平及接口电平
常用电平及接口电平
目录 一.常用逻辑电平标准 (3) 1.1 COMS电平 (4) 1.2 LVCOMS电平 (5) 2.1 TTL电平 (5) 2.2 LVTTL电平 (5) 3.1 LVDS电平 (6) 4.1 PECL(VCC=5V)/LVPECL(VCC=3.3V)电平 (7) 5.1 CML电平 (7) 6.1 VML电平 (7) 7.1 HSTL电平 (8) 7.2 SSTL电平 (8) 二．常用接口电平标准 (9) 1. RS232、RS485、 RS422 (9) 2 DDR1 ,DDR2,DDR3 (10) 3 PCIE2. 0、PCIE3.0 (11) 4 USB2.0, USB3.0 (13) 5 SATA2.0, SATA3.0 (14) 6 GTX高速接口 (14)
一.常用逻辑电平标准 附图1： 附图2：
附图3： 附图4： 1.1 COMS电平 电平参数条件最大值典型值最小值单位备注电源电压（VCC） 5.5 5 4.5 V 输入高压（VIH） 3.5 V 输入低压（VIL) 1.5 V 输出高压（VOH) 4.44 V 输出低压（VOL）0.5 V 共模电压（VT） 2.5 V
传输延迟时间(25-50ns) 最高速率 耦合方式 1.2 LVCOMS电平 LVCOMS电平参数条件最大值典型值最小值单位备注电源电压（VCC） 3.6 3.3 2.7 V 输入高压（VIH）0.7VCC V 输入低压（VIL) 0.2VCC V 输出高压（VOH) VCC-0.1 V 输出低压（VOL）0.1 V 共模电压（VT）0.5VCC V 最高速率 耦合方式 2.1 TTL电平 电平参数条件最大值典型值最小值单位备注电源电压（VCC） 5.5 5 4.5 V 输入高压（VIH） 2 V 输入低压（VIL) 0.8 V 输出高压（VOH) 2.4 V 输出低压（VOL）0.5 V 共模电压（VT） 1.5 V 传输延迟时间(5-10ns)， 最高速率 耦合方式 2.2 LVTTL电平 电平参数条件最大值典型值最小值单位备注
组合逻辑电路——血型匹配电路
. . . 组合逻辑电路 ——血型匹配电路 一、题目： 人的血型由A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表A、01代表B、10代表AB、11代表O。） 图1 二、分析： 人的血型由A、B、AB、O四种刚好可以用两个逻辑变量表示，在这里我们不妨设00代表血型A、01代表血型B、10代表血型AB、11代表血型O。由于我们是要来判断两个血型是否匹配，则我们需要用四个逻辑变量，通过对四个逻辑变量进行逻辑设计，从而得到所需要求电路。 题目要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。74LS151只有8个数据输入端要来实现四个逻辑变量（16个数据最小项）的数据逻辑组合。这是必须有一个逻辑变量接到74LS151的数据输入端。 我们不妨把输血者血型用逻辑变量BA表示，受血者血型用逻辑变量DC表示，则由图一所指示的授受关系。得到能否匹配的卡诺图，其中匹配用1表示，不能用0表示。 做出逻辑变量ABCD的卡诺图如下图所示：
DC BA 00 01 11 10 00 01 11 10 由于用74LS151，需要把一个变量放到数据输入端，这里我们不妨把D 放到数据输入端我们得到卡诺图2 m 0 m 1 m 3 m 2 m 6 m 7 m 5 m 4 D ABC 000 001 011 010 110 111 101 100 0 1 D 0=1 D 1=D D 3=1 D 2=D D 6=0 D 7=1 D 5= D 4=0 由此我们可以的做出仿真电路： VCC 5V U1 74LS151N G 07MUX ~W 6 D04D13D22D31D415D514D613D7 12 A 11C 9 B 10Y 5~G 7 X1 5 V J1 Key = Space J2 Key = Space J3 Key = Space J4 Key = Space VCC 5V U2A 74S00D & 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0
数字电路设计实例
数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。
电平标准
一些电平标准 下面总结一下各电平标准，和新手以及有需要的人共享一下^_^. 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
华为逻辑电平接口设计规范
Q/DKBA 深圳市华为技术有限公司技术规范 错误！未定义书签。Q/DKBA0.200.035-2000 逻辑电平接口设计规范
2000-06-20发布 2000-06-20实施深圳市华为技术有限公司发布
本规范起草单位：各业务部、研究技术管理处硬件工程室。 本规范主要起草人如下：赵光耀、钱民、蔡常天、容庆安、朱志明，方光祥、王云飞。 在规范的起草过程中，李东原、陈卫中、梅泽良、邢小昱、李德、梁军、何其慧、甘云慧等提出了很好的建议。在此，表示感谢！ 本规范批准人：周代琪 本规范解释权属于华为技术有限公司研究技术管理处硬件工程室。 本规范修改记录：
目录 1、目的 5 2、范围 5 3、名词定义 5 4、引用标准和参考资料 6 5、TTL器件和CMOS器件的逻辑电平8 5.1：逻辑电平的一些概念8 5.2：常用的逻辑电平9 5.3：TTL和CMOS器件的原理和输入输出特 性9 5.4：TTL和CMOS的逻辑电平关系10 6、TTL和CMOS逻辑器件12 6.1：TTL和CMOS器件的功能分类12 6.2：TTL和MOS逻辑器件的工艺分类特点13 6.3：TTL和CMOS逻辑器件的电平分类特点13 6.4：包含特殊功能的逻辑器件14 6.5：TTL和CMOS逻辑器件的选择15 6.6：逻辑器件的使用指南15 7、TTL、CMOS器件的互连17 7.1：器件的互连总则17 7.2：5V TTL门作驱动源20 7.3：3.3V TTL/CMOS门作驱动源20 7.4：5V CMOS门作驱动源20 7.5：2.5V CMOS逻辑电平的互连20 8、EPLD和FPGA器件的逻辑电平21 8.1：概述21 8.2：各类可编程器件接口电平要求21 8.3：各类可编程器件接口电平要求21 8.3.1：EPLD/CPLD的接口电平21 8.3.2：FPGA接口电平25 9、ECL器件的原理和特点35 9.1：ECL器件的原理35 9.2：ECL电路的特性36 9.3：PECL/LVPECL器件的原理和特点37 9.4：ECL器件的互连38 9.4.1：ECL器件和TTL器件的互连38 9.4.2：ECL器件和其他器件的互连39 9.5：ECL器件的匹配方式39 9.6：ECL器件的使用举例41 9.6.1：SYS100E111的设计41 9.6.2：SY100E57的设计42 9.1：ECL电路的器件选择43 9.2：ECL器件的使用原则43
几种常用逻辑电平电路的特点及应用
几种常用逻辑电平电路的特点及应用 2007-08-13 来源: 作者: LVDS(Low Voltage Differential Signal)低电压差分信号、ECL(EmitterCoupled Logic)即射极耦合逻辑、CML电平等各种逻辑电平的特点以及接口应用。 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 V oltage 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。 图1LVDS驱动器与接收器互连示意 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
数字电路组合逻辑电路设计实验报告
数字电路组合逻辑电路设 计实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测
出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。
CMOS TTL电平标准
TTL电平和CMOS电平总结 1，TTL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 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。 3）COMS电路的锁定效应： COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。 防御措施： 1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过规定电压。 2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。 3）在VDD和外电源之间加限流电阻，即使有大的电流也不让它进去。 4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS 电路的电源。 6，COMS电路的使用注意事项 1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。 2）输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。 3）当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。 4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。 5）COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。 7，TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）： 1）悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 2）在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。COMS门电路就不用考虑这些了。 8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出
解逻辑电平知识集合
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。 2：输入低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。 3：输出高电平（Voh）：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。 4：输出低电平（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。 5：阀值电平(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电平，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输出，则必须要求输入高电平> Vih，输入低电平
各种逻辑电平标准
各种逻辑电平标准 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。 5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。·RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入 常用电平标准 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。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。
确定版的50个典型经典应用电路实例分析
电路1简单电感量测量装置 在电子制作和设计，经常会用到不同参数的电感线圈，这些线圈的电感量不像电阻那么容易测量，有些数字万用表虽有电感测量挡，但测量范围很有限。该电路以谐振方法测量电感值，测量下限可达10nH，测量范围很宽，能满足正常情况下的电感量测量，电路结构简单，工作可靠稳定，适合于爱好者制作。 一、电路工作原理 电路原理如图1（a）所示。 图1简单电感测量装置电路图 该电路的核心器件是集成压控振荡器芯片MC1648，利用其压控特性在输出3脚产生频 值，测量精度极高。 率信号，可间接测量待测电感L X BB809是变容二极管，图中电位器VR1对+15V进行分压，调节该电位器可获得不同的电压输出，该电压通过R1加到变容二极管BB809上可获得不同的电容量。测量被测电感L X 时，只需将L X接到图中A、B两点中，然后调节电位器VR1使电路谐振，在MC1648的3脚会输出一定频率的振荡信号，用频率计测量C点的频率值，就可通过计算得出L 值。 X 电路谐振频率：f0=1/2π所以L X=1/4π2f02C LxC 式中谐振频率f0即为MC1648的3脚输出频率值，C是电位器VR1调定的变容二极管的电容值，可见要计算L X的值还需先知道C值。为此需要对电位器VR1刻度与变容二极管的对应值作出校准。 为了校准变容二极管与电位器之间的电容量，我们要再自制一个标准的方形RF（射频）电感线圈L0。如图6—7(b)所示，该标准线圈电感量为0.44μH。校准时，将RF线圈L0接在图（a）的A、B两端，调节电位器VR1至不同的刻度位置，在C点可测量出相对应的测量值，再根据上面谐振公式可算出变容二极管在电位器VR1刻度盘不同刻度的电容量。附表给出了实测取样对应关系。 附表振荡频率（MHz）98766253433834
RS232、RS485、RS422电平-及常见逻辑电平标准
RS232、RS485、RS422电平，及常见逻辑电平标准 RS232电平或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口（RS232）的电平，采用负逻辑， －15v ~ －3v 代表1 ＋3v ~ ＋15v 代表0 RS485电平和RS422电平由于两者均采用差分传输（平衡传输）的方式，所以他们的电平方式，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 可做到双向传输，全双工通讯最高传输速率 20kbps 422 只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps 485 双向传输，半双工通讯, 最高传输速率10Mbps
常见逻辑电平标准 下面总结一下各电平标准。和新手以及有需要的人共享一下^_^. 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。
逻辑电平LVDS
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。 摘要LVDS、ECL、CML等是目前应用较多的几种用于高速传输的逻辑电平。本文介绍每种逻辑电平的接口原理、特点、设计及应用场合,归纳比较它们的特性,最后举例说明不同逻辑电平之间的互连。 关键词LVDS ECL CML 逻辑电平 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 1.1 LVDS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。 图1 LVDS驱动器与接收器互连示意 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：
常用逻辑电平简介讲解学习
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 Logic CMOS：Complementary Metal Oxide Semicondutor LVTTL：Low Voltage TTL LVCMOS：Low Voltage CMOS ECL：Emitter Coupled Logic， PECL：Pseudo/Positive Emitter Coupled Logic LVDS：Low Voltage Differential Signaling GTL：Gunning Transceiver Logic BTL：Backplane Transceiver Logic ETL：enhanced transceiver logic GTLP：Gunning Transceiver Logic Plus TI的逻辑器件系列有：74、74HC、74AC、74LVC、74LVT等 S - Schottky Logic LS - Low-Power Schottky Logic CD4000 - CMOS Logic 4000 AS - Advanced Schottky Logic 74F - Fast Logic ALS - Advanced Low-Power Schottky Logic HC/HCT - High-Speed CMOS Logic BCT - BiCMOS Technology AC/ACT - Advanced CMOS Logic FCT - Fast CMOS Technology ABT - Advanced BiCMOS Technology LVT - Low-Voltage BiCMOS Technology LVC - Low Voltage CMOS Technology LV - Low-Voltage CBT - Crossbar Technology ALVC - Advanced Low-Voltage CMOS Technology AHC/AHCT - Advanced High-Speed CMOS CBTLV - Low-Voltage Crossbar Technology ALVT - Advanced Low-Voltage BiCMOS Technology AVC - Advanced Very-Low-Voltage CMOS Logic TTL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。 2：输入低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，
几种常用逻辑电平电路的特点及应用
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，
常用逻辑电平标准总结归纳
常见逻辑电平标准 下面总结一下各电平标准。和新手以及有需要的人共享一下^_^. 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。
各种逻辑电平介绍
1X9非对称： 应用领域： 视频光端机，各类光纤监控系统。 视频信号（高速）采用PECL电平，控制信号84M以下（低速）采用TTL电平，155M以上采用PECL 电平 ECL电路是射极耦合逻辑，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。 各种电平标准的讨论（TTL，ECL，PECL，LVDS、CMOS、CML.......）已有 601 次阅读2008-9-24 14:30|个人分类:网摘－技术活儿 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。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。