电平信号及接口电路.doc

电平信号及接口电路———————————————————————————————————摘要:介绍了目前数字信号设计中,IC芯片常用电平的原理、应用及各种电平信号相互转换的实现方法,PCB布线技巧等。关键词:TTL、CMOS、ECL、PECL、LVPECL、LVDS、CML概述随着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。从目前发展来看,芯片主要有以下几种接口电平:TTL(LVTTL)、CMOS、ECL、PECL、LVPECL、LVDS等,其中PECL、LVPECL、LVDS主要应用在高速芯片的接口,不同电平间是不能直接互连的,需要相应的电平转换电路和转换芯片,了解各种电平的结构及性能参数对分析电路是十分必要有益的,本文正是从各种电平信号的性能参数开始,结合参考资料对电平信号的互连进行介绍。LVDS(+)图1 常用电平信号图1展示了各种电平信号的差异:方波的振幅表示逻辑高低电平值,括号中的电压值表示电源电压值。下面先介绍一下电路的相关基本概念:(1)输出高电平(VOH):逻辑电平为1的输出电压,相应的输出电流用IOH表示。(2)输出低电平(VOL):逻辑电平为0的输出电压,相应的输出电流用IOL表示。(3)输入高电平(VIH):逻辑电平为1的输入电压,相应的输入电流用IIH表示。(4)输入低电平(VIL):逻辑电平为0的输入电压,相应的输入电流用IIL表示。(5)关门电平(VOFF):保证输出为标准高电平VSH(出厂时厂家给出)的条件下所允许的最大输入低电平值。(6)开门电平(VON):保证输出为标准低电平VSL(出厂时厂家给出)的条件下所允许的最小输入高电平值。(7)低电平噪声容限(VNL):是保证输出高电平的前提下,允许叠加在输入低电平上的最大噪声电压,其数值为关门电平VOFF与输入最小低电平的差值。(8)高电平噪声容限(VNH):是保证输出低电平的前提下,允许叠加在输入高电平上的最大噪声电压,其数值为输入最大低电平与开门电平VON的差值。(9)输出差分信号 -晶体管逻辑电路的英文缩写(Transister-Transister-Logic),是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造,具有高速度低功耗和品种多等特点。(输入端和输出端都用三极管的电路,是一种饱和型电路,开关速度较高),=+5V。=+,称作LVTTL电路。从六十年代开发成功第一代产品以来现有以下几代产品。l第一代TTL包括SN54/74系列,(其中54系列工作温度为-55℃~+125℃,74系列工作温度为0℃~+75℃),低功耗系列简称lttl,高速系列简称HTTL。l第二代TTL包括肖特基箝位系列(STTL)和低功耗肖特基系列(LSTTL)。l第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTL(ALSTTL)。由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小,STTL和ASTTL速度很快,因此获得了广泛的应用。各类TTL门电路的基本性能:系列延时(ns)功耗(mw)第一代标准54/741010低功耗54L/74L331高速54H/74H622第二代STTL54S/74S320LSTTL54LS//74ALS41      plementaryMetal-Oxide-SemiconductorTransistor)即互补金属氧化物半导体。采用该工艺大大提高了电路的集成度。CMOS集成电路主要由场效应管构成,包括P沟道MOS,N沟道MOS,互补MOS—CMOS集成电路。具有功耗低、工作电源电压范围宽(5~15V)、抗干扰能力强,逻辑摆幅大以及输入阻抗高、扇出能力强等特点,在低功耗场合得到及广泛的应用。当电源电压为+。普通CMOS门电路产品为HC系列(如两输入与门:74HC08)。TTL与CMOS电路主要应用在对速度要求不是太高(速度小于50M)的情况下。下表是TTL的输入输出电平参数(VCC=5V,) VOH(V)VOL(V)  -       下表是CMOS的输入输出电平参数(VCC=/)VCCVOH(V)VOL(V)      (该表是某CMOS器件的特性参数