几种接口的标准电平定义
LVTTL
The LVTTL standard is a single-ended, general-purpose standard for 3.3-V applications. The maximum recommended input voltage for Mercury devices is 4.1 V, which exceeds the 3.9-V requirement of this specification. This standard requires the output buffer to drive to 2.4 V (minimum V OH = 2.4 V) but does not require the use of input reference voltages or termination. The LVTTL interface is defined by JEDEC Standard JESD 8-A, Interface Standard for Nominal 3.0 V/3.3 V Supply Digital Integrated Circuits.
LVCMOS
LVCMOS is a single-ended general-purpose standard used for 3.3-V applications. The input buffer requirements are the same as the LVTTL requirements, and the output buffer is required to drive to the rail (minimum V OH = V CCIO – 0.2 V). This standard requires a 3.3-V I/O supply voltage (V CCIO ), but not the use of input reference voltages or termination. The LVCMOS standard is defined in JEDEC Standard JESD 8-A, Interface Standard for Nominal 3.0 V/3.3 V Supply Digital Integrated Circuits.
2.5 V
The 2.5-V standard is similar to LVCMOS but is used for 2.5-V power supply levels. Mercury devices meet the normal range of this specification. This standard requires a 2.5-V V CCIO , but not the use of input reference voltages or termination. The 2.5-V I/O standard is documented by JEDEC Standard JESD 8-5, 2.5 V ±0.2 V (Normal Range) and 1.7 V to 2.7 V (Wide Range) Power Supply Voltage and Interface Standard for Nonterminated Digital Integrated Circuit.
1.8 V
The 1.8-V I/O standard is similar to LVCMOS but is used for 1.8-V power supply levels and reduced input and output thresholds. Mercury devices meet the normal range of this specification. This standard requires a 1.8-V V CCIO , but not the use of input reference voltages or termination. The 1.8-V I/O standard is documented by JEDEC Standard JESD 8-7, 1.8 V ±0.15 V (Normal Range) and 1.2 V to 1.95 V (Wide Range) Power Supply Voltage and Interface Standard for Nonterminated Digital Integrated Circuit.
3.3-V PCI
Mercury devices are compliant with PCI Local Bus Specification, Revision 2.2 for 3.3-V operation. At 3.3 V, the PCI standard supports up to 64-bit bus width operation at 33 or 66 MHz. This standard uses LVTTL-type input and output buffers and requires a 3.3-V V CCIO , but not the use of input reference voltages or termination.
PCI-X
An enhanced version of the PCI specification that can support higher average bandwidth, PCI-X has more stringent requirements than PCI. PCI-X provides backward compatibility by allowing devices to operate at conventional PCI frequencies (33 MHz and 66 MHz).
LVDS
The LVDS I/O standard is used for very high-performance, low-power- consumption data transfer. Two key industry standards define LVDS: IEEE 1596.3 SCI-LVDS and ANSI/TIA/EIA-644. Both standards have similar key features, but the IEEE standard supports a maximum data transfer of 250 megabits per second (Mbps). Mercury devices are designed to meet the ANSI/TIA/EIA-644 requirements at up to 840 Mbps using source syncronous mode, and up to 1.25 Gbps in CDR mode. termination resistor .The LVDS standard requires a 3.3-V V CCIO and a 100- between the two traces at the input buffer. No input reference voltage is required.
LVPECL
The LVPECL standard is used in video graphic, telecommunications, and data communication designs. It is also used for clock distribution.LVPECL is a differential I/O standard that is similar
to LVDS, but with a different common mode and differential voltage. The LVPECL standard requires a 3.3-V V CCIO and a termination resistor between the two traces at the input buffer. No input .100- reference voltage is required.
PCML
PCML is a differential standard used for high-speed interfacing. PCML termination resistor between the two traces .requires a 3.3-V V CCIO and a 100- resistor to V .at the input buffer. In addition, each input trace requires a 50- resistor to V TT . No input .TT , and each output trace requires a 100- reference voltage is required.
GTL+
The GTL+ standard is a high-speed bus standard first used by Intel Corporation for interfacing
with the Pentium Pro processor. GTL+ is a voltage-referenced standard requiring a 1.0-V input V REF and a 1.5-V V TT . Because GTL+ is an open-drain standard, it does not require a particular
V CCIO supply voltage. GTL+ is often used for processor interfacing or communication across a backplane.
HSTL Class I, II, III & IV
The HSTL standard is a 1.5-V output buffer supply voltage-based interface standard for digital integrated circuits. HSTL is a voltage-referenced standard requiring a 0.75-V V REF , a 1.5-V V CCIO , and a 0.75-V V TT . HSTL class III and IV require a 0.9-V V REF , a 1.5-V V CCIO , and
a 1.5-V V TT .The HSTL standard is specified by JEDEC Standard JESD 8-6, High-Speed Transceiver Logic (HSTL).
SSTL-2 Class I & II
The SSTL-2 standard is a voltage-referenced standard requiring a 1.125-V V REF , a 2.5-V V CCIO , and a 1.125-V V TT . SSTL-2 is used for high-speed SDRAM interfaces. The SSTL-2 I/O standard is specified by JEDEC Standard JESD 8-9, Stub-Series Terminated Logic for 2.5 Volts (SSTL-2).
SSTL-3 Class I & II
The SSTL-3 standard is a voltage-referenced standard requiring a 1.5-V V REF , a 3.3-V V CCIO , and a 1.5-V V TT . SSTL-3 is used for high-speed SDRAM interfaces. The SSTL-3 I/O standard is specified by JEDEC Standard JESD 8-8, Stub-Series Terminated Logic for 3.3 Volts (SSTL-3).
AGP
modes. AGP 2and 1Mercury devices support the AGP interface in both is a voltage-referenced standard requiring a 1.32-V V REF , and a 3.3-V V CCIO 2 . This I/O standard does not require termination. The AGP standard is specified by the Advanced Graphics Port Interface Specification Revision 2.0 introduced by Intel Corporation for graphics applications.
CTT
CTT is a voltage-referenced standard requiring a 1.5-V V REF , a 3.3-V V CCIO , and a 1.5-V V TT . CTT drivers, when not terminated, are compatible with the AC and DC specifications for LVCMOS and LVTTL. The CTT standard is specified by JEDEC Standard JESD 8-4,
Center-Tap-Terminated (CTT) Low-Level, High-Speed Interface Standard for Digital Integrated Circuits.
I/O电平标准：
1 单端标准LVTTL LVCMOS
静态功耗低，不适用于高速（>150MHz）电路中，以地作为参考。
2 差分标准LVDS LVPECL CML LVDS满常用的。
3 伪差分标准SSTL HSTL
主要用在高速的存储器接口上，如DDR SDRAM,速率可到600Mbit/s
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
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
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
几种串行通信接口标准详解 在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。1969年，美国电子工业协会(EIA)公布了RS-232C作为串行通信接口的电气标准，该标准定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。但它采用单端驱动非差分接收电路，因而存在着传输距离不太远(最大传输距离15m)和传送速率不太高(最大位速率为20Kb/s)的问题。远距离串行通信必须使用Modem，增加了成本。在分布式控制系统和工业局部网络中，传输距离常介于近距离(＜20m＝和远距离(＞2km)之间的情况，这时RS-232C（25脚连接器）不能采用，用Modem又不经济，因而需要制定新的串行通信接口标准。 1977年EIA制定了RS-449。它除了保留与RS-232C兼容的特点外，还在提高传输速率，增加传输距离及改进电气特性等方面作了很大努力，并增加了10个控制信号。与RS-449同时推出的还有RS-422和RS-423，它们是RS-449的标准子集。另外，还有RS-485，它是RS-422的变形。RS-422、RS-423是全双工的，而RS-485是半双工的。 RS-422标准规定采用平衡驱动差分接收电路，提高了数据传输速率(最大位速率为10Mb/s)，增加了传输距离(最大传输距离1200m)。 RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路，其电气性能与RS-232C几乎相同，并设计成可连接RS-232C和RS-422。它一端可与RS-422连接，另一端则可与RS-232C连接，提供了一种从旧技术到新技术过渡的手段。同时又提高位速率(最大为300Kb/s)和传输距离(最大为600m)。 因RS-485为半双工的，当用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口，将它们联网也十分方便。 串行通信由于接线少、成本低，在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用，产品也多种多样 一.RS-232-C详解 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点： 首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C 标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。 其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都
我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差（如CPU与外设）或者各自的信号类型不一致（如传感器检测光信号）等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。 下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下： （1）TTL电平接口：这个接口类型基本是老生常谈的吧，从上大学学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”！它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故（构成一个LPF），输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。 （2）CMOS电平接口：我们对它也不陌生，也是经常和它打交道了，一些关于CMOS 的半导体特性在这里就不必啰嗦了。许多人都知道的是，正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。但是！鲜为人知的是，在高转换频率时，CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率，至于为什么是这样，请去问半导体物理理论吧。由于CMOS的工作电压目前已经可以很小了，有的FPGA内核工作电压甚至接近1.5V，这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。众所周知，CMOS电路的输入阻抗是很高的，因此，它的耦合电容容量可以很小，而不需要使用大的电解电容器了。由于CMOS 电路通常驱动能力较弱，所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。此外，设计CMOS接口电路时，要注意避免容性负载过重，否则的话会使得上升时间变慢，而且驱动器件的功耗也将增加（因为容性负载并不耗费功率）。 （3）ECL电平接口：这可是计算机系统内部的老朋友啊！因为它的速度“跑”得够快，甚至可以跑到几百MHz！这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态，这样就可以减少BJT的导通和截止时间，工作速度自然也就可以提上去了。But，这是要付出代价的！它的致命伤：功耗较大！它引发的EMI问题也就值得考虑了，抗干扰能力也就好不到哪去了，要是谁能够折中好这两点因素的话，那么他（她）就该发大财了。还有要注意的是，一般ECL集成电路是需要负电源供电的，也就是说它的输出电压为负值，这时就需要专门的电平移动电路了。 （4）RS-232电平接口：玩电子技术的基本没有谁不知道它的了（除非他或她只是电子技术专业的“门外汉”）。它是低速串行通信接口标准，要注意的是，它的电平标准有点“反常”：高电平为-12V，而低电平为+12V。So，当我们试图通过计算机与外设进行通信时，一个电平转换芯片MAX232自然是少不了的了。但是我们得清醒地意识到它的一些缺点，例如数据传输速度还是比较慢、传输距离也较短等。 （5）差分平衡电平接口：它是用一对接线端A和B的相对输出电压（uA-uB）来表示信号的，一般情况下，这个差分信号会在信号传输时经过一个复杂的噪声环境，导致两根线上都产生基本上相同数量的噪声，而在接收端将会把噪声的能量
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。
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
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。
RS-485串行接口标准 1、平衡传输 RS-485数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。 2、RS-485电气规定 由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。 RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑 鳵S-422是4k健； 旧峡梢运礡S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。 RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。 在MCU之间中长距离通信的诸多方案中、RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域、但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷、一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障、因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要、 1 RS-485接口电路的硬件设计
通信接口有哪些_几种常见的通信接口 通信接口（communicaTIon interface ）是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。如：RS232接口。RS232接口就是串口，电脑机箱后方的9芯插座，旁边一般有|O|O| 样标识。 主要分类一般机箱有两个，新机箱有可能只有一个。笔记本电脑有可能没有。 有很多工业仪器将它作为标准通信端口。通信的内容与格式一般附在仪器的用户说明书中。 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口（又称EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。 随着电子技术的发展和市场的需求，各种各类的仪表越来越多地应用于各个不同领域的自动化控制设备和监测系统中，这要求系统之间以及各系统自身的各个组成部分之间必须保持良好的通信来完成采集数据的传输，先进的通信协议技术能可靠地保证这一点。 通信协议是通信双方的约定，对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，实现不同设备、不同系统间的相互沟通。将通信协议合理地应用于新产品的开发中，不仅能使产品的设计更加灵活、使用更为便捷，还能扩大产品的使用范围、增强产品市场竞争力。 几种常见的通信接口1、标准串口（RS232）
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。
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。 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I IH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。 (9) 输出差分信号
R S232、R S485、R S422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。
RS485串行通信接口电路的总体设计 在电参数仪的设计中，数据采集由单片机AT89C52负责，上位PC机主要负责通信（包括与单片机之间的串行通信和数据的远程通信），以及数据处理等工作。在工作中，单片机需要定时向上位PC机传送大批量的采样数据。通常，主控PC机和由单片机构成的现场数据采集系统相距较远，近则几十米，远则上百米，并且数据传输通道环境比较恶劣，经常有大容量的电器（如电动机，电焊机等）启动或切断。为了保证下位机的数据能高速及时、安全地传送至上位PC机，单片机和PC机之间采用RS485协议的串行通信方式较为合理。 实际应用中，由于大多数普通PC机只有常用的RS232串行通信口，而不具备RS485通信接口。因此，为了实现RS485协议的串行通信，必须在PC机侧配置RS485/RS232转换器，或者购买适合PC机的RS485卡。这些附加设备的价格一般较贵，尤其是一些RS485卡具有自己独特的驱动程序，上位PC机的通信一般不能直接采用WINDOW95/98环境下有关串口的WIN32通信API函数，程序员还必须熟悉RS485卡的应用函数。为了避开采用RS485通信协议的上述问题，我们决定自制RS485/RS232转换器来实现单片机和PC机之间的通信。 单片机和PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图，如下图1所示。 从图1可看出，单片机的通信信号首先通过光隔，然后经过RS485接口芯片，将电平信号转换成电流环信号。经过长距离传输后，再通过另一个RS485接口芯片，将电流环信号转换成电平信号。 图1单片机与PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图(略) 该电平信号再经过光电隔离，最后由SR232接口芯片，将该电平信号转换成与PC机RS232端口相兼容的RS232电平。由于整个传输通道的两端均有光电隔离，故无论是PC机还是单片机都不会因数据传输线上可能遭受到的高压静电等的干扰而出现“死机”现象。 2接口电路的具体设计 2-1单片机侧RS485接口电路的设计 单片机侧RS485接口电路如图2所示。 AT89C52单片机的串行通信口P3 0（RXD）和P3 1（TXD）的电平符合TTL/CMOS标准（逻辑“0”的电平范围为0V～0.8V,逻辑“1”的电平为2 4V～VCC）,它们首先通过光电隔离器件6N137隔离，以保护单片机不受传输通道的干扰影响，其中T01和?T02是为了增加光隔输入端的驱动能力。光隔6N137的左侧电源与单片机相同，右侧必须采用另一组独立的＋5V电源，且两组电源不能供电。 图2单片机侧RS485接口电路
RS-232,RS-485接口标准概述 在数据通信，计算机网络以及分布式工业控制系统当中，经常需要使用串行通信来实现数据交换。目前，有RS-232,RS-485,RS-422几种接口标准用于串行通信。RS-232是最早的串行接口标准，在短距离（<15M），较低波特率串行通信当中得到了广泛应用。其后针对RS-232接口标准的通信距离短，波特率比较低的状况，在RS-232接口标准的基础上又提出了RS-422接口标准，RS-485接口标准来克服这些缺陷。下面详细介绍RS-232,RS-422,RS-485接口标准。 RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。其收发端的数据信号都是相对于地信号的。所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15M，最高速率为20KB PS，且其只能支持点对点通信。 针对RS-232串口标准的局限性，人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。RS-48 5/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A,B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。RS-485/422最大的通信距离约为1219M，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器才可以。RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。 A、提高485的稳定性 在各种现场中，485总线应用的非常的广泛，但是485总线比较容易出现故障，现在将485总线容易出现故障的情况并且可以排除这些故障的方法罗列如下： 1.由于485信号使用的是一对非平衡差分信号，意味485网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地，以减少数据线上的噪音，所以数据线最好由双绞线组成，并且在外面加上屏蔽层作为地线，将485网络中485设备连接起来，并且在一个点可靠 接地。 2.在工业现场当中，现场情况非常复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，485接口使用的是差分传输方式，有抗共模干扰能力，但是当共模电压大于+12V或者小于-9V时，超过485接收器的极限接收电压。接收器就无法工作，甚至可能会烧毁芯片和一起设备。可以在485总线中使用485光隔离中继器，将485信号及电源完全隔离，从 而消除共模电压的影响。 3.485总线随着传输距离的延长，会产生回波反射信号，如果485总线的传输距离 如果超过100米，建议施工时在485通讯的开始端和结束端120欧姆的终端电阻。
电平标准分类 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（V oh）：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V oh。 4：输出低电平（V ol）：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V ol。 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