一般單片機(jī)、DSP、FPGA他們之間管教能否直接相連. 一般情況下,同電壓的是可以的,不過最好是要好好查查技術(shù)手冊(cè)上的VIL,VIH,VOL,VOH的值,看是否能夠匹配(VOL要小于VIL,VOH要大于VIH,是指一個(gè)連接當(dāng)中的)。有些在一般應(yīng)用中沒有問題,但是參數(shù)上就是有點(diǎn)不夠匹配,在某些情況下可能就不夠穩(wěn)定,或者不同批次的器件就不能運(yùn)行。
常用的邏輯電平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類:5V系列(5V TTL和5V CMOS)、3.3V系列,2.5V系列和1.8V系列。
5V TTL和5V CMOS邏輯電平是通用的邏輯電平。
3.3V及以下的邏輯電平被稱為低電壓邏輯電平,常用的為L(zhǎng)VTTL電平。
輸入高電平(Vih):保證邏輯門的輸入為高電平時(shí)所允許的最小輸入高電平,當(dāng)輸入電平高于Vih時(shí),則認(rèn)為輸入電平為高電平。 TTL:Transistor-Transistor Logic 三極管結(jié)構(gòu)。 TTL電平與CMOS電平的區(qū)別 (一)TTL高電平3.6~5V,低電平0V~2.4V 以下的內(nèi)容作為了解:
輸入低電平(Vil):保證邏輯門的輸入為低電平時(shí)所允許的最大輸入低電平,當(dāng)輸入電平低于Vil時(shí),則認(rèn)為輸入電平為低電平。
輸出高電平(Voh):保證邏輯門的輸出為高電平時(shí)的輸出電平的最小值,邏輯門的輸出為高電平時(shí)的電平值都必須大于此Voh。
輸出低電平(Vol):保證邏輯門的輸出為低電平時(shí)的輸出電平的最大值,邏輯門的輸出為低電平時(shí)的電平值都必須小于此Vol。
閥值電平(Vt):數(shù)字電路芯片都存在一個(gè)閾值電平,就是電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平。它是一個(gè)界于Vil、Vih之間的電壓值,對(duì)于CMOS電路的閾值電平,基本上是二分之一的電源電壓值,但要保證穩(wěn)定的輸出,則必須要求輸入高電平> Vih,輸入低電平
Vcc:5V;VOH>=2.4V;VOL<=0.5V;VIH>=2V;VIL<=0.8V。
因?yàn)?.4V與5V之間還有很大空閑,對(duì)改善噪聲容限并沒什么好處,又會(huì)白白增大系統(tǒng)功耗,還會(huì)影響速度。
所以后來就把一部分“砍”掉了。也就是后面的LVTTL。
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低電壓的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不常用就先不講了。多用在處理器等高速芯片,使用時(shí)查看芯片手冊(cè)就OK了。
TTL使用注意:TTL電平一般過沖都會(huì)比較嚴(yán)重,可能在始端串22歐或33歐電阻; TTL電平輸入腳懸空時(shí)是
內(nèi)部認(rèn)為是高電平。要下拉的話應(yīng)用1k以下電阻下拉。TTL輸出不能驅(qū)動(dòng)CMOS輸入。
CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc:5V;VOH>=4.45V;VOL<=0.5V;VIH>=3.5V;VIL<=1.5V。
相對(duì)TTL有了更大的噪聲容限,輸入阻抗遠(yuǎn)大于TTL輸入阻抗。對(duì)應(yīng)3.3V LVTTL,出現(xiàn)了LVCMOS,可以與3.3V的LVTTL直接相互驅(qū)動(dòng)。
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結(jié)構(gòu)內(nèi)部寄生有可控硅結(jié)構(gòu),當(dāng)輸入或輸入管腳高于VCC一定值(比如一些芯片是0.7V)
時(shí),電流足夠大的話,可能引起閂鎖效應(yīng),導(dǎo)致芯片的燒毀。
CMOS電平Vcc可達(dá)到12V
CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc,而輸出低電平約為0.1Vcc。
CMOS電路不使用的輸入端不能懸空,會(huì)造成邏輯混亂。
TTL電路不使用的輸入端懸空為高電平
另外,CMOS集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化,因而對(duì)電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴(yán)格。
用TTL電平他們就可以兼容
(二)TTL電平是5V,CMOS電平一般是12V。
因?yàn)門TL電路電源電壓是5V,CMOS電路電源電壓一般是12V。
5V的電平不能觸發(fā)CMOS電路,12V的電平會(huì)損壞TTL電路,因此不能互相兼容匹配。
(三)TTL電平標(biāo)準(zhǔn)
輸出 L: <0.4V ; H:>2.4V。
輸入 L: <0.8V ; H:>2.0V
TTL器件輸出低電平要小于0.4V,高電平要大于2.4V。輸入,低于0.8V就認(rèn)為是0,高于2.0就認(rèn)為是1。
CMOS電平:
輸出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。
輸入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.
ECL:Emitter Coupled Logic 發(fā)射極耦合邏輯電路(差分結(jié)構(gòu))
Vcc=0V;Vee:-5.2V;VOH=-0.88V;VOL=-1.72V;VIH=-1.24V;VIL=-1.36V。
速度快,驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),噪聲小,很容易達(dá)到幾百M(fèi)的應(yīng)用。但是功耗大,需要負(fù)電源。為簡(jiǎn)化電源,出現(xiàn)了
PECL(ECL結(jié)構(gòu),改用正電壓供電)和LVPECL。
PECL:Pseudo/Positive ECL
Vcc=5V;VOH=4.12V;VOL=3.28V;VIH=3.78V;VIL=3.64V
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:不同電平不能直接驅(qū)動(dòng)。中間可用交流耦合、電阻網(wǎng)絡(luò)或?qū)S眯酒M(jìn)行轉(zhuǎn)換。
以上三種均為射隨輸出結(jié)構(gòu),必須有電阻拉到一個(gè)直流偏置電壓。(如多用于時(shí)鐘的LVPECL:直流匹配時(shí)用
130歐上拉,同時(shí)用82歐下拉;交流匹配時(shí)
用82歐上拉,同時(shí)用130歐下拉。但兩種方式工作后直流電平都在1.95V左右。)
前面的電平標(biāo)準(zhǔn)擺幅都比較大,為降低電磁輻射,同時(shí)提高開關(guān)速度又推出LVDS電平標(biāo)準(zhǔn)。
LVDS:Low Voltage Differential Signaling
差分對(duì)輸入輸出,內(nèi)部有一個(gè)恒流源3.5-4mA,在差分線上改變方向來表示0和1。通過外部的100歐匹配電
阻(并在差分線上靠近接收端)轉(zhuǎn)換為±350mV的差分電平。
LVDS使用注意:可以達(dá)到600M以上,PCB要求較高,差分線要求嚴(yán)格等長(zhǎng),差最好不超過10mil(0.25mm)。
100歐電阻離接收端距離不能超過500mil,最好控制在300mil以內(nèi)。下面的電平用的可能不是很多,篇幅關(guān)系,只簡(jiǎn)單做一下介紹。如果感興趣的話可以聯(lián)系我。
CML:是內(nèi)部做好匹配的一種電路,不需再進(jìn)行匹配。三極管結(jié)構(gòu),也是差分線,速度能達(dá)到3G以上。只能
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。
GTL:類似CMOS的一種結(jié)構(gòu),輸入為比較器結(jié)構(gòu),比較器一端接參考電平,另一端接輸入信號(hào)。1.2V電源供
電。
Vcc=1.2V;VOH>=1.1V;VOL<=0.4V;VIH>=0.85V;VIL<=0.75V
PGTL/GTL+:
Vcc=1.5V;VOH>=1.4V;VOL<=0.46V;VIH>=1.2V;VIL<=0.8V
HSTL是主要用于QDR存儲(chǔ)器的一種電平標(biāo)準(zhǔn):一般有V¬CCIO=1.8V和V¬¬CCIO=1.5V。和上面的
GTL相似,輸入為輸入為比較器結(jié)構(gòu),比較器一端接參考電平(VCCIO/2),另一端接輸入信號(hào)。對(duì)參考電平
要求比較高(1%精度)。
SSTL主要用于DDR存儲(chǔ)器。和HSTL基本相同。V¬¬CCIO=2.5V,輸入為輸入為比較器結(jié)構(gòu),比較器一
端接參考電平1.25V,另一端接輸入信號(hào)。對(duì)參考電平要求比較高(1%精度)。
HSTL和SSTL大多用在300M以下。