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电平信号及接口电路
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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。

PECL (+)

CMOS (+5V)


LVPECL (+)


TTL, LVTTL

(+5V, +)
LVDS(+)
-
-
ECL, LVECL
-
(-, -)
1 常用电平信号
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
I OH 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
I OL 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
I IL 表示。
5）关门电平（ V OFF）：保证输出为标准高电平V SH（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（ V ON ）：保证输出为标准低电平 V SL（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（ V NL ）：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 V OFF 与输入最小低电平的差值。
8）高电平噪声容限（ V NH ）：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V ON 的差值。
输出差分信号
TTL 电路与 CMOS 电路

TTL 电路
TTL 电路是晶体管 -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
)，电源电压
Vcc = +5V 。当
Vcc
= + 时，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。
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。
第二代 TTL 包括肖特基箝位系列（ STTL)和低功耗肖特基系列（
LSTTL）。
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 L STTL 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
标准
54/74
10
10
一
低功耗
54L/74L
33
1
代
高速
54H/74