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。
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
1. TTL 电路与CMOS 电路
1.1
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 = +3.3V 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：
1.2 CMOS 电路
CMOS 电路(
Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor )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+3.3V 时称为LVCMOS 电路。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 ，3.3V ）
下表是CMOS 的输入输出电平参数（VCC=2.0V/3.0V/4.5V/6V ）
)
2.ECL、PECL、LVPECL接口电路
2．1 ECL/PECL电路
2．1．1 ECL电路是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小至200ps以下，工作频率高达3GHz。输入极是差动放大电路，输出极是共集极放大，用来放大输出电流及降低输出阻抗。所有逻辑电平都是以Vcc 为零点。
2．1．2 电路结构及工作原理
电路结构及工作原理与其它数字集成电路一样，ECL集成电路
的逻辑功能也可以归结为基本门电路的工作过程。ECL 集成电
路的基本门为一差分管对，其电路形式如右图所示：
?图中第I部分为基本门电路，完成“或/或非”功能；
?第II部分为射级跟随器，完成输出及隔离功能；
?第III部分为基准源电路具有温度补偿功能。
2．1．3 ECL电平特点：
ECL信号采用负电压供电，电源电压Vcc为0V。具有
较低的电压摆幅（即差分电压）：典型值为0.8V, 工作电压范围：-0.8 到-1.6 V。
2．2. 4 PECL（LVPECL）电平的原理
PECL（Positive ECL）是由ECL发展而来，采用正电源供电，即V CC =+5V, V EE = GND。较ECL电路更方便使用。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性或并行连接。PECL标准最初有MOTOROLA公司提出，经过很长一段时间才在电子工业界推广开。 LVPECL （Low Voltage ECL）电路是目前使用更广泛的新一代低电压供电的ECL电路。与PECL电路的基本不同是：V CC =+3.3V 供电，V EE = GND。
输出结构
图2是PECL（LVPECL）电路的输出结构，包含一个差分对和一对射随器。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。如Vcc=0V,把地接到电源Vee=-5.2V,就构成了ECL电路。标准的输出负载是50?至Vcc-2V的电平上，如图2 中所示，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~ 5Ω，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，低的阻抗造成的失配将导致信号时域波形的振铃现象。
图2 PECL（LVPECL）输出结构
输入结构
PECL（LVPECL）输入结构如图3所示，它是一个具有高输入阻抗的差分对。该差分对共膜输入电压需偏置到Vcc-1.3V 这样允许的输入信号电平动态最大。一般有两种结构。一种是在芯片上已加有偏置电路，另一种则需要外加直流偏置。
图3 PECL(LVPECL)输入结构
3.LVDS接口电路
LVDS（Low Voltage Differential Signaling）是一种低摆幅的差分信号技术。它使得信号能在差分PCB 线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输。LVDS是电流模式驱动输出，可以产生很低的噪声和提供非常低的功耗，电流模式驱动的优点有：1. 不易于振铃和产生切换尖锋信号；
2. 共摸噪声能被接受端抑制其低摆幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。
LVDS输入共模电压的偏置范围较广，支持0～2.4V的电压范围。输入差分电压(摆幅)的典型值为200mV。随差分电压的增大，能接受的共模电压幅度减小。以National Semiconductor公司的DS90LV032芯片为例：当差分电压为200mV时，共模电压范围为0.10～2.3V;当差分电压为400mV时，共模电压范围为0.2～2.2V。
（1）LVDS接口输出结构如图4所示：
图4 LVDS接口输出结构
（2）LVDS接口输入结构
LVDS输入结构如图5所示，输入差分阻抗为100Ω，为适应共模电压宽范围内的变化，输入极还包括一个自动电平调整电路，将共模电压调整为一固定值，该电路后面是一个SCHMITT触发器，主要是为防止不稳定，设计有一定的回滞特性，后级是差分放大器。
图5 LVDS接口输入结构
注意：LVDS接收端需要终端匹配电阻，没有终端匹配电阻，LVDS不能工作。布线时应保证特征阻抗的连续性。
下表总结了LVDS输入与输出技术指标
CML 是所有高速数据接口形式中最简单的一种，它的输入与输出是匹配好的，从而减少了外围器件，也更适合于在高的频段工作。它所提供的信号摆幅较小，从而功耗更低。
4.1. CML接口输出结构
CML 接口的输出电路形式是一个差分对，该差分对的集电极电阻为50Ω，如图3 中所示，
输出信号的高低电平切换是靠共发射极差分对的开关控制的，差分对的发射极到地的恒流源典型值为16mA，假定CML 输出负载为一50Ω上拉电阻，则单端CML 输出信号的摆幅为Vcc~Vcc-0.4V。在这种情况下，差分输出信号摆幅为800mV，共模电压为Vcc-0.2V。若CML 输出采用交流耦合至50Ω负载，这时的直流阻抗由集电极电阻决定，为50Ω，CML 输出共模电压变为Vcc-0.4V，差分信号摆幅仍为800mV。
图6 CML输出结构
2.2. CML接口输入结构
CML 输入结构有几个重要特点，这也使它在高速数据传输中成为常用的方式，如下图所示，MAXIM 公司的CML 输入阻抗为50Ω，容易使用。输入晶体管作为射随器，后面驱动一差
分放大器。
图7 CML 输入结构
该表为某器件CML 电平的特性参数 5. 电平接口转换
当发送端与接收端的接口电平不一致时需要采取电平转换网络进行转换，其设计准则就是通
过电平转换网络的作用使发送端输出的高、低电平数值能够满足接收端的高、低电平的阈值，这样就可以保证接收端的正确接收。电平转换网络主要包括直流耦合和交流耦合两种，直流耦合主要是由一些电阻组成，而交流耦合除构成的电阻外，在发送端与接收端之间增加一电容隔离发送端与接收端的直流电平。
电平转换中，主要需考虑以下因素：
（1） 接收端的直流偏置电压应固定在芯片所需的电压范围内（PECL/LVPECL ：VCC-1.3V ；
LVDS ：0~2.4V , 典型值：1.2V ）。
（2） 接收端的输入阻抗等于传输线阻抗 （3） 低功耗
（4） 发送端的负载阻抗符合发送端的输出结构，
下面根据直流耦合和交流耦合的情况分别介绍（TTL 与CMOS 间的转换较简单除外）
4.1 TTL to CMOS
前已述及TTL 的VOH min = 2.4V ，实际上可能达到3.6V 甚至更高，CMOS 的VIH min = 3.5V ，
如果VOH 4.2CMOS to TTL 从电平配合上看，CMOS电路可以驱动TTL电路。但是CMOS电路输出低电平时拉电流能力有限，只能驱动一部分TTL电路，输入电流大的TTL也不能驱动。解决的方法可以将同一封装内CMOS门并接使用，也可以将CMOS输出经一级晶体管电流放大器实现电流放大来驱动TTL 电路，如图9所示。 4.3PECL(LVPECL) to PECL(LVPECL) （1）差分—〉差分直流耦合情况 PECL(LVPECL)负载一般是通过50Ω阻抗线后，接到Vcc-2V的电源上。一般情况下，该电源是不存在的，因此通常的做法是利用电阻分压网络做等效电路。上拉电阻和下拉电阻的计算公式为： PullUp=50*Vcc/(Vcc-2V) PullDown=25*Vcc 当Vcc=3.3V时,PullUp=127Ω,PullDown=82.5Ω，推荐的电阻精度为1%。 当Vcc=5V时，PullUP=83Ω,PullDown=125Ω，推荐的电阻精度为1%。 其直流耦合电路如图10所示： 图10 PECL(LVPECL) 差分电路间直流耦合 （2）差分—〉单端直流耦合情况 配置原则：当差分输出联接到单端输入时，差分输出中的使用的脚耦合方式同上，其未使用脚通过偏置电阻接地，并提供约14mA 的直流电流通路。LVPECL的输出共模电压（common-mode voltage）为(V CC -1.3V)。 因此，为提供14mA的线路偏置电阻，偏置电阻计算如下： Termination Resistor = (VCC-1.3V)/14mA 当V CC=3.3V时，偏置电阻大约为143Ω。当V CC=5V时，偏置电阻大约为270Ω。 VCC PECL(LVPECL)差分-〉单端电路直流耦合 单端输出链接到差分输入时，V CC=3.3V, 参考链接方式如下： VCC (3) 交流耦合情况 配置原则：PECL输出共模电压应为VCC—1.3V，通过偏置电阻接地，并提供约14mA 的直流电流通路。因此，偏置电阻计算如下： R1= (VCC-1.3V)/14mA 当VCC=3.3V时，偏置电阻R1大约为143Ω。当VCC=5V时，偏置电阻R1大约为270Ω。 而这种方输出的交流负载阻抗低于50Ω,在实际应用中，3.3V供电时，R1可以在142~200Ω之间选择，5V供电时，R1可以在270Ω到350Ω之间选择。 PECL输入端，PECL 输入共模电压在Vcc-1.3V；输入阻抗应等于传输线阻抗（即50Ω）；功耗低。匹配电阻计算公式如下： R3*VCC/(R2+R3)=VCC-1.3 R2*R3/(R2+R3)=50Ω 图11 PECL(LVPECL)电路间交流耦合 图11（a）的缺点是功耗较大，当对功耗有要求时，可采用（b）中所示的结构。在这种情况下，R2 和R3 需满足如下方程组： R3*Vcc/（R2+R3）=Vcc-1.3 V R2//R3//50Ω≈50Ω 该模式中，R2 和R3 通常选： +3.3 V 供电时R2=2.7 K ， R3=4.3 K +5 V 供电时R2=2.7 K ， R3=7.8 K. 图11中电阻取值如下： PECL（Vcc=+5V）：R1=270Ω~ 350Ω；R2=68Ω；R3=180Ω（图a） R1=270Ω~ 350Ω；R2=2.7kΩ；R3=7.8KΩ（图b）LVPECL（Vcc=+3.3V）：R1=142Ω~ 200Ω；R2=82Ω；R3=130Ω（图a） R1=142Ω~ 200Ω；R2=2.7kΩ；R3=4.3KΩ（图b） 4.4LVTTL/COMS to LVDS转换（器件转换） DS90LV031提供四路LVTTL/COMS到LVDS输出接口的转换。 图12 DS90LV031实现LVTTL/CMOS->LVDS间转换 4.5 LVDS to LVTTL/VCMOS(器件转换) DS90LV032提供四路LVDS输入到LVTTL/COMS接口输出转换。支持开关频率〉200MHz。 LVDS输入信号直接连结到DS90LV032的差分信号输入端，差分输入端通过100Ω电阻互联，该电阻R T须紧靠差分输入端，以满足芯片对输入阻抗匹配的要求。电路图如下： 图13 DS90LV032实现LVDS->LVTTL/CMOS间转换 4.6LVDS to LVDS 由于LVDS的输入与输出都是内匹配的，所以LVDS间的连接可直接连接，如图12所示。 图14 LVDS间连接 4.7PECL（LVPECL）to LVDS（直流耦合） 原理图如下： 图15 PECL to LVDS 配置原理: A点直流偏置电平为VCC-2V（PECL标准输出电压）; B点直流偏置电平V B为0V~2.4V (LVDS输入单端电压范围),输出阻抗匹配：R1//(R2+R3)=Z(传输线特征阻抗)，LVDS端输入信号差分电压应符合LVDS接收信号对差分电压增益的要求。 VCC-2.0V=VCC*(R2+R3)/(R1+R2+R3) R1//(R2+R3)=50Ω (R3//50Ω)/(R3//50Ω+R3)=Gain Gain值根据具体器件参数确定：即PECL输出差分信号电平经衰减后能满足LVDS对接收端差分信号电平的要求。 VCC=+3.3V，传输线的特性阻抗Z=50Ω：R1 =120Ω，R2 =58Ω，R3=20Ω(V B=370mv) VCC= +3.3V，传输线的特性阻抗Z=100Ω： R1 = 253Ω，R2 =42Ω，R3 = 124Ω(V B=970mv) PCB布板注意事项：电阻必须尽量靠近LVDS的输入。 4.8PECL（LVPECL）to LVDS（交流耦合） 图16 PECL（LVPECL）TO LVDS 实现原则： PECL输出偏置电压应为VCC—1.3V，通过偏置电阻接地，并提供约14mA 的直流电流通路。当3.3V供电时，RT可以在142~200Ω之间选择，5V供电时，RT可以在270Ω到350Ω之间选择。 传输线特性阻抗：Z = R1 || R2 ，直流电平：(0.1~2.3V之间)，典型值为1.2V。 注意：在工作速率小于2GHz的情况下，耦合电容不能取10pF,应该取0.01~0.1uF。 PCB布板注意事项： R1、R2和电容布板时必须尽量靠近LVDS的输入。RT要靠近ECL的输出。 4.9LVDS to PECL（LVPECL）（直流耦合） 图17 LVDS to PECL（LVPECL） 实现原则： LVDS输出端电平典型值为V A=1.2V， LVPECL输入端电平需偏置到Vcc-1.3V， 实现输入阻抗匹配。 PECL输入差分信号摆幅应满足增益要求（LVDS输出差分电压最大值小于500mV,而LVPECL 信号输入差分电压典型值为750mV。因此，需考虑具体接口器件的差分信号参数来确定增益值）Gain=R3/(R2+R3)； LVPECL取值： R1 = 374Ω，R2 = 249Ω，R3 = 402Ω 4.10LVDS to PECL（LVPECL）（交流耦合） (1)利用ECL芯片提供的参考电平V BB实现 图 18 LVDS TO PECL （ LVPECL ）(a) VBB 到地之间通过0．01uF~0.001uF 的电容连结，以抑制噪声。 PCB 布板注意事项：VBB 与信号间连结1k 电阻和０.001Uf 的耦合电容在布板时必须尽量靠近ECL 的输入管脚，以防止阻抗不匹配导致的信号反射。 （2）分压电阻代替V BB 实现原则： 通过电阻网络实现V BB 电平。V BB 的典型值为：V CC -1.3V ，V CC 和V EE 之间总电阻值应该在1K Ω到10K Ω范围内。 图 19 LVDS TO PECL （LVPECL ）(b) 取值：在工作速率小于2GHz 的情况下，耦合电容不能取10pF,应该取0.01~0.1uF 。 PECL ： V CC = 5V, V EE = GND: R1 = 1.2KΩ R2 = 3.4K Ω LVPECL ： V CC = 3.3V, V EE = GND: R1 = 680Ω R2 = 1K Ω. PCB 布板注意事项：电阻和电容布板时必须尽量靠近ECL 的输入。 4.11 LVDS to PECL （LVPECL ）（器件转换） (1) LVDS to PECL 图20 LVDS to PECL MC100EL17器件完成LVDS电平到PECL电平的转换。 PCB布板注意事项：电阻必须尽量靠近PECL的输入。 (2) LVDS to LVPECL 图20 LVDS to LVPECL 适用范围：适用于ONSEMICONDUCTOR公司的LVELxx and EPxx系列的所有器件，如 MC100LVEL17, MC100LVEL13, MC100LVEL14，MC100LVEL29, MC100LVEL39等。当芯片所需的输入信号为LVPECL电平而对应的信号为LVDS电平时，可由上述所及器件转换而成。 PCB布板注意事项：电阻必须尽量靠近LVPECL的输入。 4.12LVPECL to CML间转换 (1)交流耦合情况 图21 LVPECL to CML 取值： R = 142Ω~ 200Ω 如果LVPECL的输出信号摆幅大于CML的接收范围，可在信号通道上串一个25Ω的电阻，如图21所示。 （2）直流耦合情况 图22 LVPECL to CML 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22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50Ω。 图22 LVPECL到CML（MAX3875）间直流耦合时电阻网络 注：假定LVPECL 的最小差分输出摆幅为400mV ，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=0.125 求解上面的方程组，我们得到R1=182Ω，R2=82Ω，R3=290Ω，VA=1.35V，VB=3.11V， Gain=0.147，Zin=49Ω。把LVPECL输出与MAX3875 输入连接好，实测得：VA=2V，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，可根据上面的考虑计算所需的电阻值。 4.13CML到LVPECL间转换 图16. CML到LVPECL的交流耦合结构 4.14布线规则 高速信号线的走线相互之间注意隔离，尽可能保持一定的距离，避免相互干扰，如果条件许可，在高速信号线之间用地线隔离。对高频线不能用90度折线。TTL/CMOS信号尽量远离差分信号布线区域。 用串终端电阻的方法来减小信号反射。终端匹配电阻到接收端的距离应小于7mm，最大不能超过12mm。终端匹配不仅减少EMC，防止反射，而且提供完成电流环路，完成信号匹配。 对于差分信号，在走线时要有可控制的阻抗并保证阻抗连续，如PCB线，电缆连接线，插座等。如特征阻抗不连续，则会造成终端匹配电阻值可选用的范围有限。 电源方面，电源通过多个过孔到地使电感量最少。芯片电源和地之间加接高频滤波电容,就近放置，引线要尽量短。 一、常用电路图- 1 -1．单按钮控制两台电动机顺序启动反序停止- 1 - 3．用两个时间继电器控制电动机间歇正反转- 2 -4．三地控制三相电动机正反转- 3 -5．两地控制一台电动机- 4 -6．频敏变阻启动原理图- 4 - 7．用一个时间继电器,和三个按钮,控制一个灯220和电机380,要求电机能自动运行60秒停止 - 5 - 8. 接近开关导通后电机停止接近开关断开后延时N秒电机启动- 5 - 9.运用时间继电器使电磁铁动作2秒后复位,经过3分钟后动作2秒后复位,再经过5分钟后动作2秒复位- 6 - 10. 利用电接点压力表自动控制水泵- 6 - 11. 两台电动机既可分别启动和停止,也可以同时启动和停止. - 7 - 12. 正转停止后,必须过预定的时间(如5S)后才能反转,反转停止后,必须过预定的时间(如5S)后才能正转- 7 - 13. 用三个时间继电器控制正反转并要有间隙- 8 - 14. 三相异步电动机转子串联电阻启动- 8 - 15. 三相异步电动机启动控制线路图（带故障指示灯）- 9 - 16. 双控及多地控制（照明) - 9 - 18. 使电机有点动还有正常运行- 10 - 19. 用3个继电器控制电动机断相保护- 10 - 20. 用四个时间继电器控制正反转并要有间隙- 11 - 21. 三相电动机在220V电压下正反转能耗制动- 11 - 22. 三个地方控制一盏灯- 12 - 23. 星三角降压的电路用4个交流接触器和一个时间继电器要做成可以正反转的电路并且可以自动和手动的- 12 - 24. 延边三角形降压启动的原理图- 13 - 25. 点动与长动的正反转控制电路- 13 - 26. 用按钮开关(常开）启动电动机，用行程开关(常闭）停止电动机实物接线图- 14 -27用按钮开关(常开）启动电动机，用行程开关(常开）停止电动机实物接线图- 14 -28．四个地方控制一盏灯- 15 -29. 单相电能表加装互感器- 15 - 31. 用一个3a的按钮通过继电器控制一个12v15a的电机- 16 - 32. 全自动Y—- 16 - 33. 二台电机按时间顺序起动由时间控制反序停止- 17 - 34. 二台电机顺序起动反序停止- 18 - 35. 控制一部电机，延时停止- 18 - 36. 用万用表测电动机三相绕组头尾- 19 - 37. 电动机可逆带限位控制电路实物接线图- 19 - 38. 电动机可逆带限位控制电路原理图- 20 - 39. - 20 - 40. 缺相保护实物接线图- 21 - 41. 缺相保护原理图- 21 - 42. 频敏变阻器启动实物接线图- 22 - 43. 自偶减压启动实物接线图- 23 - 44. 时间继电器控制两台电动机先后启动- 23 - 45. 星三角启动实物接线图- 24 - 46. 三台电机顺序启动逆序停止电路- 24 - 47. 用51单片机控制电磁继电器通断来控制减速电机的运转和停止- 25 - 48. 多速电机接线- 25 - 49. 正反转能耗制动- 26 - 2012~ 2013 学年第二学期 《模拟电子技术基础》课程设计报告 题目：数字逻辑信号测试器的设计 专业：电子信息工程 班级： 组成员： 指导教师： 电气工程学院 2013年6月5 日 任务书 课题名称数字逻辑信号测试器的设计 指导教师（职称）倪琳 执行时间2012 — 2013 学年第二学期第 15 周学生姓名学号承担任务 音响信号产生电路 音响信号产生电路 音响信号产生电路 输入信号识别电路 输入信号识别电路 输入信号识别电路及仿真 音响驱动电路及仿真 音响驱动电路及仿真 音响驱动电路及仿真 设计目的1、学习数字逻辑电平测试仪电路的设计方法； 2、研究数字逻辑电平测试仪电路的设计方案。 设计要求 1、技术指标：测试高电平、低电平，发出不同的声响。测量范围：低电平＜0.8V, 高电平＞3.5V ，高低电平分别用1KHZ和800HZ的声响表示；被测信号在0.8～3.5v之间不发声；工作电源为5V ,输入阻抗大于20KΩ。 2、设计基本要求 （1）设计一个数字逻辑电平测试仪电路； （2）拟定设计步骤； （3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4）运用仿真软件绘制设计电路图； （5）撰写设计报告。 数字逻辑电平测试仪设计 摘要 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表和示波器对电路中的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障的原因。使用这些仪器能较准确的测出被测点信号的电平的高低和被测电平的周期，但是使用者必须一方面用眼睛看着万用表的表盘或示波器的屏幕，另一方面还要寻找测试点，因此使用起来很不方便。本文介绍了一个逻辑信号电平测试器，它可以方便快捷的测量某一点的电位的高低，通过声音的有无和声音的频率来判定被测电位的电平范围，从而能解决平常对电路中某点的逻辑电平进行测试其高低电平时，采用很不方便的万用表或示波器等仪器仪表的麻烦。该测试器采用运算放大器作电压比较器进行电平判断，根据电平高低使音响电路产生不同频率方波驱动扬声器，使扬声器有相应不同的声调输出提示。从而达到了测试效果。 关键词放大器；逻辑信号；电平测试；高电平；低电平 南昌大学实验报告 学生姓名：学号: 专业班级： 实验类型：□验证□综合设计□创新实验日期：实验成绩： 实验十二基于Multisim的逻辑电平测试器设计 一、实验目的 逻辑电平测试器综合了数字电路和低频电路两门课的知识要求学生自己设计，并在Multisim电子工作平台上进行仿真。培养学生的综合应用能力。培养学生利用先进工具进行工程设计的能力。 1.理解逻辑电平测试仪器的工作原理及应用； 2.掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平测试器的方法； 3.掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法； 二、实验原理 电路可以由五部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。 技术指标要求： (1)测量范围： 低电平<0.8V 高电平>3.5V (2)用1kHz的音响表示被测信号为高电平 (3)用800Hz的音响表示被测信号为低电平 (4)当被测信号在0.8V~3.5V之间时，不发出音响 (5)输入电阻大于20kΩ 输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，音响声调产生电路要求用555定时器构成的震荡器设计。 三、主要仪器设备及实验耗材 Multisi虚拟仪器中的数字万用表、示波器、频率计等 四、实验内容 1.输入和逻辑状态判断电路的测试 1)调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为低电平（VL<0.8v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。 2）调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为高电平（VH>3.5v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。 2.音响声调产生电路 1）逻辑电平测试器的被测电压为低电平（VL<0.8v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f. 2）逻辑电平测试器的被测电压为高电平（VH>3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f. 3）逻辑电平测试器的被测电压（0.8~3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形 五、设计原理 1.逻辑状态判断电路 如左图1 (1)通过2个分压电路分别产生2个基准电压3.5v 和0.8v 。 VCC R R R U H 3 11 += ，因此确定Ω=Ω=K R K R 3,731； 同理确定94R R 、的电阻阻值。 (2)通过三个开关分别控制输入3个状态量 当输入VL<0.8v 时U1输出低电平信号断路，U2输出高电平信号导通； 当输入VH>3.5v 时U1输出高电平信号断路，U2输出低电平信号导通； 当输入0.8 3.1信号产生与检测电路的组成 信号产生与检测电路的组成框图如图3.1所示。 6 图3.1 信号产生与检测电路的组成框图 信号产生与检测电路的主要技术指标和功能如下： （1）网络接口：100Mb/s，全双工，支持TCP/IP协议； （2）串行接口：1个RS232接口，1个RS485接口，1个RS485转接接口，波特率最高115200B，数据位8位，停止位1位，校验位无； （3）IIC总线：连接信号处理器、主控制器、码产生器、方位控制板插座，经开关控制连接6片PCF8574； （4）高速DAC：2路，位数14位，最大采样速率210 MSP； （5）串行DAC：6路，串行控制接口SPI； （6）输入输出数字信号电平标准：5V CMOS/TTL电平； （7）检测插座：为9种电路板提供检测插座； （8）激励信号：为9种电路板诊断提供电源和激励信号； （9）检测信号：被测信号通过信号诊断钩引入信号产生与检测电路，一部分由FPGA或ARM检测，一部分经模拟开关选通输出至数据采集器检测。 信号产生与检测电路实现的功能见表3.1。 表3.1 信号产生与检测电路的功能 3.2主处理芯片介绍 3.2.1 FPGA（EP3C25） FPGA模块使用的是EP3C25系统，该系统属于FPGA-Cyclone III系列。 Altera公司于2007年07月宣布开始发售业界的首款65nm低成本FPGA-Cyclone III系列，Cyclone III FPGA含有5～120KB逻辑单元（LE），288个数字信号处理（DSP）乘法器，存储器达到4Mb。在可编程逻辑发展历史中，Cyclone III FPGA比其他低成本FPGA系列能够支持实现更多的应用[5]。对于软件无线电（SDR），Cyclone III系列在单个器件中集成了所需的逻辑、存储器和DSP乘法器等信号处理功能，成本非常低；与前一代产品和竞争产品相比， 电路图常用符号 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 下面是常用电器文字代号（电路图常用符号：） YF是防火阀。 AC交流电 DC直流电 FU熔断器 G发电机 M电动机 HG绿灯 HR红灯 HW白灯 HP光字牌 K继电器 KA(NZ)电流继电器(负序零序) KD差动继电器 KF闪光继电器 KH热继电器 KM中间继电器 KOF出口中间继电器 KS信号继电器 KT时间继电器 KV(NZ)电压继电器(负序零序) KP极化继电器 KR干簧继电器 KI阻抗继电器 KW(NZ)功率方向继电器(负序零序) KV电压继电器 L线路 QF断路器 QS隔离开关 T变压器 TA电流互感器 TV电压互感器 W直流母线 YC合闸线圈 YT跳闸线圈 PQS有功无功视在功率 EUI电动势电压电流 SE实验按钮 SR复归按钮 f频率 Q——电路的开关器件 FU——熔断器 FR——热继电器 KM——接触器 KA——1、瞬时接触继电器 2、瞬时有或无继电器 3、交流继电器KT——延时有或无继电器SB——按钮开关 SA转换开关 电流表PA 电压表PV 有功电度表PJ 无功电度表PJR 频率表PF 相位表PPA 最大需量表(负荷监控仪)PM 功率因数表PPF 有功功率表PW 无功功率表PR 无功电流表PAR 声信号HA 光信号HS 指示灯HL 红色灯HR 绿色灯HG 黄色灯HY 蓝色灯HB 白色灯HW 连接片XB 插头XP 插座XS 端子板XT 电线电缆母线W 直流母线WB 插接式(馈电)母线WIB 电力分支线WP 照明分支线WL 应急照明分支线WE 电力干线WPM 照明干线WLM 应急照明干线WEM 滑触线WT 合闸小母线WCL 控制小母线WC 信号小母线WS 闪光小母线WF 事故音响小母线WFS 预报音响小母线WPS 电压小母线WV 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 电子技术课程设计——逻辑信号电平测试器 齐齐哈尔大学通信与电子工程学院 电子123：XXX 指导教师：XXX老师 2014年06月23日 逻辑信号电平测试器 一、设计任务 1.设计目的：（1）学习逻辑判断电路的设计方法 （2）研究逻辑判断电路的设计方案 （3）掌握逻辑判断电路的原理和使用方法 （4）进一步熟悉电子线路系统的装调技术 2.技术指标：（1）测量范围:低电平U L <0.8V,高电平U H >3.5V （2）被测信号为高电平时，用1KHZ的音响表示，红色指示灯点亮 （3）被测信号为低电平时，用500HZ的音响表示，绿色指示灯点亮 （4）当被测信号在0.8~3.5V之间时,不发出音响，指示灯不亮 （5）输入电阻大于20KΩ （6）工作外接电源为5V，芯片内部供电为12V 二、设计方案论证 1.设计方案：为了方便进行对某点的逻辑信号电平的测试，设计一个逻辑信号电平测试器。电路是由输入电路、逻辑状态判断电路、二极管LED指示灯电路、音响电路模块组成。以逻辑状态判断电路为核心电路，音响电路则利用LM324（或UA741）设计RC震荡电路分别产生1KH Z和500H Z的频率提供给扬声器，能分别发出不同频率的声信号。根据LED指示灯电路和音响电路所产生的不同颜色光亮及声信号来更方便直接判断高低电平信号。 2.方案论证：根据所设计的原理框图和设计方案，画出电路原理图，设计电路简单明了，各电路部分规划清晰，所涉及元器件简单常用，易于购买。U i采用5V可调电源输入，高电平时，LED指示灯红灯亮，扬声器发出1KH Z声音；低电平时，LED指示灯绿灯亮，扬声器发出500H Z声音。便于及时直观测量电平变化。 三、电路结构及其工作原理 1.电路的结构框图： 图1为测试器的原理框图。由图看出电路可以由5部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、指示灯电路和电源。 逻辑信号电平测试器的设计 一、课程设计的任务与目的 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用的模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、课程设计的基本要求 1.掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务 和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 2.培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能 力。包括：学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、在判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立的进行分析，进而做出恰当的评价。 3.掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技 能。 4.巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测 试技能。 5.通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝 不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。 三、课设计任务 （一）设计目的 学习逻辑信号电平测试器的设计方法。 （二）设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表对电路的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。本课题所设计的一起采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无需分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1.技术指标 （1）测量范围：低电平<0.8V，高电平>3.5V； （2）用1KHz的音响表示被测信号为高电平； （3）用800Hz的音响表示被测信号为低电平； （4）当被测信号在0.8～3.5V之间时，不发出音响； （5）输入电阻大于20kΩ； 逻辑信号电平测试器的设计 1. 技术指标 设计、组装、调试逻辑信号电平测试器。测试器测量范围：低电平小于0.8V，高电平大于3.5V;用1KHz的音响表示被测信号是高电平，用800Hz的音响表示被测信号是低电平，当被测信号在0.8--3.5V之间时，不发出音响; 工作电源为5V。 2. 设计方案及其比较 2.1 逻辑信号电平测试器的基本原理 电路由输入电路、逻辑判断电路、音响信号产生电路和音响驱动电路，由四部分子电路组成。 电路的输入信号Vi由输入电路输出后，经过逻辑判断电路，在该电路中，通过比较器的比较测试，将该信号区分为高电平和低电平两个信号分别输入音响信号产生电路，在音响信号产生电路中，通过两个电容的充，放电过程，产生不同频率的脉冲信号，在音响驱动电路中，不同频率的脉冲信号使得扬声器发出不同音调的响声，通过音调的不同来区分高低电平的不同。 2.2 方案一 图1为方案一的电路原理图。电路由输入电路、逻辑判断电路、音响信号产生电路和音响驱动电路，由四部分子电路组成。 图1 方案一的原理图2.2.1 输入电路 由R 1和R 2 组成，电路的作用是保证测试器输入端悬空时，输入电压既不是高电平，也 不是低电平。一般情况下，在输入端悬空时，输入电压取Vi=1.4V。根据技术指标要求输入电阻大于20K?。由此可得：1.4V=R2/(R1+R2)5V，R1//R2=20K?。理论值计算得：R1=71.4K ?，R2=27.8Ｋ?。 2.2.2 逻辑判断电路 R3和R4的作用是给U1的反相输入端提供一个3.5V的电压（高电平的基准平的基准）；R5 为二极管D1、D2的限流电阻。D1、D2的作用是提供低电平信号基准具体逻辑判断情况是：当输入是高电平时，Vu1=5V，Vu2=0；当输入是低电平时，Vu1=0V，Vu2=5V; 当输入在0.8~3.5V之间，则Vu1=Vu2=0.由此可得：R4/（R4+R3）·5V=3.5V。所以理论上，R3：R4=3:7。 2.2.3 音响信号产生电路 主要由两个比较器U3和U4组成，根据前面对逻辑判断电路输出的研究，分三种情况讨论。 （1）当输入在0.8~3.5V之间，则Vu1=Vu2=0： 由于稳态时，电容C1两端电压为零，并且此时Vu1和Vu2两输入端均为低电平，二极管D3和D4截止，电容C1没有充电回路，而U3的同相输入端为基准电压3.5V，使得 电路图形大全一、图形 电位器 表示符号:VR，RP,W 可调电阻 表示符号:VR，RP,W 电位器 表示符号:VR，RP,W 三脚消磁电阻表示符号：RT 二脚消磁电阻 表示符号：RT 压敏电阻 表示符号：RZ,VAR 光敏电阻CDS 电容（有极性电容） 表示符号： 电容（有极性电容） 表示符号：C 电容（无极性电容）表示符号：C 四端光电光电耦合器 表示符号：IC，N 六端光电光电耦合器 表示符号：IC，N 场效应管增强型N-MOS 电阻电阻器或固定电阻表 示符号：R 可调电阻 表示符号:VR，RP,W 热敏电阻 表示符号：RT 可调电容 表示符号：C 单向可控硅(晶闸 管) 双向可控硅(晶闸管) 双向可控硅(晶闸管) 晶振石英晶体振荡器 表示符号：X 石英晶体滤波器 表示符号：X 双列集成电路 表示符号：IC或U 运算放大器倒相放大器 AND gate 非门 NAND gate与非门NOR gate 或非门 保险管 表示符号：F 变压器永久磁铁电感 二、电工电路图符号大全 电流表PA 电压表PV 有功电度表PJ 无功电度表PJR 频率表PF 相位表PPA 最大需量表(负荷监控仪) PM 功率因数表PPF 有功功率表PW 无功功率表PR 无功电流表PAR 声信号HA 光信号HS 指示灯HL 红色灯HR 绿色灯HG 黄色灯HY 蓝色灯HB 白色灯HW 连接片XB 插头XP 插座XS 端子板XT 电线,电缆,母线W 直流母线WB 插接式(馈电)母线WIB 电力分支线WP 照明分支线WL 应急照明分支线WE 电力干线WPM 照明干线WLM 应急照明干线WEM 滑触线WT 合闸小母线WCL 控制小母线WC 信号小母线WS 闪光小母线WF 事故音响小母线WFS 预告音响小母线WPS 电压小母线WV 事故照明小母线WELM 避雷器F 熔断器FU 快速熔断器FTF 跌落式熔断器FF 限压保护器件FV 电容器C 精心整理 第一章汽车电气线路图读图基础 第一节汽车电路图常用符号 汽车电路图是利用图形符号和文字符号，表示汽车电路构成、连接关系和工作原理，而不考虑其实际安装位置的一种简图。为了使电路图具有通用性，便于进行技术交流，构成电路图的图形符号和文字符号，不是随意的，它有统一的国家标准和国际标准。要看懂电路图，必须了解图形符号和文字符号的含义、标注原则和使用方法。 一、图形符号 1 流，“~ 2 如： 也可以表示没有附加信息或功3 组合派生出来的。如：*” ，就成为明细符号。表示电流表，表示电压表。 表常用图形符号 按规定的组合原则进行派生，以构成完整的元件或设备的图形符号，但在图样的空白处必须加以说明，如表1-1-2所示。将天线的一般符号和直流电动机的一般符号进行组合，就构成了电动天线的图形符号。 4 （1）首先选用优选形。 （2）在满足条件的情况下，首先采用最简单的形式，但图形符号必须完整。 （3）在同一份电路图中同一图形符号采用同一种形式。 （4）符号方位不是固定的，在不改变符号意义的前提下，符号可根据图面布置的需要旋转或成镜像放置，但文字和指示方向不得倒置。 （5）图形符号中一般没有端子代号，如果端子代号是符号的一部分，则端子代号必须画出。 （6）导线符号可以用不同宽度的线条表示，如电源线路（主电路）可用粗实线表示，控制、保护线路（辅助电路）则可用细实线表示。 （7）一般连接线不是图形符号的组成部分，方位可根据实际需要布置。 （8）符号的意义由其形式决定，可根据需要进行缩小或放大。 （9）图形符号表示的是在无电压、无外力的常规状态。 （ （ 符号。 1 （1 （2 “G” 逻辑信号电平测试器的设计 课程设计的任务与目的 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用的模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 课程设计的基本要求 掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、在判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立的进行分析，进而做出恰当的评价。 掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。 通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。 课设计任务 （一）设计目的 学习逻辑信号电平测试器的设计方法。 设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表对电路的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕， 一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。本课题所设计的一起采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无需分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1.技术指标 （1）测量范围：低电平<，高电平>； （2）用1KHz的音响表示被测信号为高电平； （3）用800Hz的音响表示被测信号为低电平； （4）当被测信号在～之间时，不发出音响； （5）输入电阻大于20kΩ； （6）工作电源为5V； 2．设计要求 （1）进行方案论证及方案比较； （2）分析电路的组成及工作原理； （3）进行单元电路设计计算； （4）画出整机电路图； （5）写出元件明细表； （6）小结和讨论； （7）写出对本设计的心得体会； 3.撰写内容要求： （1）设计说明书一份（不少于10页）； （2）整机电路图一份（B5纸）； （3）元件明细表一份； （4）正文层次分明、客观真实、绘图规范、书写工整、语言流畅； （5）设计中引用的参考文献不少于5篇； 电流表PA 电压表PV 有功电度表PJ 无功电度表PJR 频率表PF 相位表PPA 最大需量表(负荷监控仪) PM 功率因数表PPF 有功功率表PW 无功功率表PR 无功电流表PAR 声信号HA 光信号HS 指示灯HL 红色灯HR 绿色灯HG 黄色灯HY 蓝色灯HB 白色灯HW 连接片XB 插头XP 插座XS 端子板XT 电线,电缆,母线W 直流母线WB 插接式(馈电)母线WIB 电力分支线WP 照明分支线WL 应急照明分支线WE 电力干线WPM 照明干线WLM 应急照明干线WEM 滑触线WT 合闸小母线WCL 控制小母线WC 信号小母线WS 闪光小母线WF 事故音响小母线WFS 预告音响小母线WPS 电压小母线WV 事故照明小母线WELM 避雷器F 熔断器FU 快速熔断器FTF 跌落式熔断器FF 限压保护器件FV 电容器C 电力电容器CE 正转按钮SBF 反转按钮SBR 停止按钮SBS 紧急按钮SBE 试验按钮SBT 复位按钮SR 限位开关SQ 接近开关SQP 手动控制开关SH 时间控制开关SK 液位控制开关SL 湿度控制开关SM 压力控制开关SP 速度控制开关SS 温度控制开关,辅助开关ST 电压表切换开关SV 电流表切换开关SA 整流器U 可控硅整流器UR 控制电路有电源的整流器VC 变频器UF 变流器UC 逆变器UI 电动机M 异步电动机MA 同步电动机MS 直流电动机MD 绕线转子感应电动机MW 鼠笼型电动机MC 电动阀YM 电磁阀YV 防火阀YF 排烟阀YS 电磁锁YL 跳闸线圈YT 合闸线圈YC 气动执行器YPA,YA 电动执行器YE 光电池,热电传感器 B 压力变换器BP 温度变换器BT 速度变换器BV 时间测量传感器BT1,BK 液位测量传感器BL 温度测量传感器BH,BM 发热器件(电加热) FH 照明灯(发光器件) EL 空气调节器EV 电加热器加热元件EE 感应线圈,电抗器L 励磁线圈LF 消弧线圈LA 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。 电器符号大全 序号图形符号说明 1 开关(机械式)电气图形符号 2 多级开关一般符号单线表示 3 多级开关一般符号多线表示 4 接触器(在非动作位置触点断开) KM 5 接触器(在非动作位置触点闭合) 6 负荷开关(负荷隔离开关)电气图用图形符号 7 具有自动释放功能的负荷开关 8 熔断器式断路器 9 QF 断路器 10 QS 隔离开关 11 FU 熔断器一般符号 12 FF 跌落式熔断器 13 熔断器式开关 14 熔断器式隔离开关 15 熔断器式负荷开关 16 当操作器件被吸合时延时闭合的动合触点 17 当操作器件被释放时延时闭合的动合触点 18 当操作器件被释放时延时闭合的动断触点电气图用图形符号 19 当操作器件被吸合时延时闭合的动断触点 20 当操作器件被吸合时延时闭合和释放时延时断开的动合触点 21 SB 按钮开关(不闭锁) 22 旋钮开关、旋转开关(闭锁) 23 位置开关,动合触点限制开关,动合触点 24 位置开关,动断触点限制开关,动断触点 25 热敏开关,动合触点注:θ可用动作温度代替 26 热敏自动开关,动断触点 注:注意区别此触点和下图所示热继电器的触点 27 具有热元件的气体放电管荧光灯起动器 28 动合(常开)触点 注:本符号也可用作开关一般符号 29 动断(常闭)触点 30 先断后合的转换触点 31 当操作器件被吸合或释放时,暂时闭合的过渡动合触点 32 座(内孔的)或插座的一个极 33 插头(凸头的)或插头的一个极 34 插头和插座(凸头的和内孔的) 35 接通的连接片 36 换接片 37 双绕组变压器 38 三绕组变压器 39 TA 自耦变压器 40 电抗器扼流图 41 电流互感器 脉冲变压器 42 具有两个铁芯和两个二次绕组的电流互感器43 在一个铁芯上具有两个二次绕组的电流互感器 电气元件图形符号介绍_常用电气元件图形符号大全 电气图形符号是指用于各种设备上，作为操作指示或用来显示设备的功能或工作状态的图形符号，例如：电气设备用图形符号、纺织设备用图形符号等。网站数据库中收录现行的含有设备用图形符号的国家标准共26项，所含设备用图形符号共2902个。 图形符号的种类和组成： 图表符号一般分为：限定符号、一般符号、方框符号、以及标记或字符。 限定符号不能单独使用，必须同其他符号组合使用，构成完整的图形符号。 如交流电动机的图表符号，由文字符号、交流的限定符号以及轮廓要素组成。 延时过流继电器图形符号，由测量继电器方框符号要素，特性量值大于整定值时动作和延时动作的限定符号以及电流符号组成。 方框符号一般用在使用单线表示法的图中，如系统图和框图中，由方框符号内带有限定符号以表示对象的功能和系统的组成，如整流器图表符号，由方框符号内带有交流和直流的限定符号以及可变性限定符号组成。 常用电气元件图形符号： １、基本文字符号 ２、辅助文字符号 图形符号大全： 开关 多级开关一般符号单线表示 多级开关一般符号多线表示 接触器 KM 接触器 负荷开关 具有自动释放功能的负荷开关 熔断器式断路器 断路器 QF 隔离开关 QS 熔断器一般符号 FU 跌落式熔断器 FF 熔断器式开关 熔断器式隔离开关 熔断器式负荷开关 当操作器件被吸合时延时闭合的动合触点 当操作器件被释放时延时闭合的动合触点 当操作器件被释放时延时闭合的动断触点电气图用图形符号 当操作器件被吸合时延时闭合的动断触点 当操作器件被吸合时延时闭合和释放时延时断开的动合触点 按钮开关 SB 常用电子元器件参考大全第一节部分电气图形符号 一．电阻器、电容器、电感器和变压器 第二节常用电子元器件型号命名法及主要技术参数一．电阻器和电位器 1．电阻器和电位器的型号命名方法 (1)精密金属膜电阻器 R J7 3 第四部分：序号 第三部分：类别（精密） 第二部分：材料（金属膜） 第一部分：主称（电阻器） (2) 多圈线绕电位器 W X D 3 第四部分：序号 第三部分：类别（多圈） 第二部分：材料（线绕） 第一部分：主称（电位器） 2．电阻器的主要技术指标 (1) 额定功率 电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为电阻器的额定功率。电阻器的额定功率并不是电阻器在电路中工作时一定要消耗的功率，而是电阻器在电路工作中所允许消耗的最大功率。不同类型的电阻具有不同系列的额定功率，如表2所示。 (2) 标称阻值 阻值是电阻的主要参数之一，不同类型的电阻，阻值范围不同，不同精度的电阻其阻值系列亦不同。根据国家标准，常用的标称电阻值系列如表3所示。E24、E12和E6系列也适用于电位器和电容器。 (3) 允许误差等级 3．电阻器的标志内容及方法 (1)文字符号直标法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，额定功率、允许误差等级等。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值，其文字符号所表示的单位如表5所示。如1R5表示1.5Ω，2K7表示2.7kΩ， RJ71－0.125－5k1－II 允许误差±10% 标称阻值(5.1kΩ) 额定功率1/8W 型号 1/8W，标称阻值为5.1kΩ，允许误 一、方案论述 方案1： 图1 方案1设计方框图 如图1所示：该电路由四部分组成，即输入电路，逻辑信号识别电路，音响 信号产生电路和扬声器。 在该电路中，电路的输入信号 V i 由输入电路输出后，经过逻辑信号识别电 路，在该电路中，通过比较器的比较测试，将该信号区分为高电平和低电平两个信号分别输入音响信号产生电路，在音响信号产生电路中，通过两个电容的充，放电过程，产生不同频率的脉冲信号，不同频率的脉冲信号使得扬声器发出不同的响声，通过响声的不同来区分高低电平的不同。 方案2 ： 图2 方案2设计方框图 电路如图2所示，该电路的输入信号Vi 通过输入电路后，进入逻辑信号识别电路，经过该电路的识别比较，将信号分为高低电平两种信号，在通过二极管的限流，在示波器上将该波形显示出来。具体电路如图3所示。 图3 方案2设计原理图 输入电路 逻辑信号识别电路 示波器显示波形电路 i V 输入电路 逻辑信号识别电路 音响信号产生电路 扬声器 i V 经比较两方案，由于方案2只是简单的对于高低电平的判断，并且在读取实验数据的过程中，一边要看设备的屏幕，另外还要注意，设备的工作情况，使用起来十分的不方便，并且，方案2的成本很高。故本次课程设计中选取方案1作为本次课程设计的主要方案。 二、电路工作原理及设计说明 1.逻辑信号识别电路 表1 比较电路功能表 VCC 5V VCC 5V VCC 5V R133kΩ R251kΩ R330kΩ R468kΩ R568kΩR613kΩ U1A LM324D 3 2 11 4 1 U2A LM324D 3 2 114 1VCC 5V 图4 逻辑信号识别电路 （1）电路工作原理 电路如图4所示，Vi 为输入的电平信号，输入电阻是由R1,R2组成，作用是保证当输入悬空时输入既不是高电平也不是低电平。A1,A2组成双相比较器对输入信号进行检测识别。A1的反响输入端为高电平阀值电位参考端，其电压值由R3和R4两电阻分压后获得，为3.5V 。同理同向端为低电平阀指点为参考端，其只由R5和R6两电阻分压决定为0.8V 。当比较器同相输入端电压大于反相输入端时，比较器输出为高电平，反之输出为低电平。具体输入情况如表1所示。 （2）电路参数计算 根据要求，输入电阻大于20k ，且输入为空时，当输入Vi=2V 时 Vi 是由R1和R2分压所得 所以 V1=2 12 R R R +Vcc=2V Ri= 2 12 1R R R R +≥20k 解得 R1=50k, R2=33.3k 选取 R1=51k ， R2=33k 输入 输出Va 输出Vb 3.5v 〉Vi 〉0.8v 0V 0V 0.8v 〉Vi 0V 5V Vi>3.5v 5V 0V AA T电源自动投入装置 AC交流电 DC直流电 FU熔断器 G发电机 M电动机 HG绿灯 HR红灯 HW白灯 HP光字牌 K继电器 KA电力继电器 KD差动继电器 Kf闪光继电器 KH\热继继电器 KM接触器 KOF KS 信号继电器 KT时间继电器 KV电压继电器 KP极化继电器（相序继电器）KR干簧继电器 KI电流继电器 KW功率方向继电器 KA电流继电器 KV电压继电器 L线路 T变压器 TA电流互感器 TV电压互感器 W直流母线 YC合闸母线 YT跳闸母线 PQS视在功率 EUI电动势电压电流 SE实验按钮 SR复归按钮 FU熔断器 FR热继电器 KA电流继电器 KT时间继电器 SA转换开关 SB按钮 PA电流表 PJ有功电度表 PJR电度表无功 PF频率表 PPA相位表 PW有功功率表 PR无功功率表 PAR无功功率表 HA声信号 HS光信号 Hl指示灯 XB连接片 XP插头 XS插座 XT端子板 W电缆母线 WB直流母线 WIB插接式母线 WP电力分支线 WL照明分支线 WPM电力干线 WLM照明支线 WT滑触线 SQ限位开关 SH手动控制开关 SK时间控制开关 SL液位控制开关 SM湿度控制开关 SP压力开关 SS速度控制开关 ST温度控制开关辅助开关SV电压表切换开关 SA电流表切换开关 U整流器 VC控制电路有电源的整流器UR可控硅整流 UC变流器 UI逆变器 MA异步电动机 MS同步电动机 MD直流电动机 MW感应电机 MC鼠笼式电动机 YM电动阀 YF防火阀 YS排烟阀 YL电磁锁 YT跳闸线圈 YC合闸线圈 YPAYA气动执行器 YE电动执行器 FH发热器件 LF励磁线圈 LA消弧线圈 LL滤波电容器 R电阻器 RP电位器 RT热敏电阻 RL光敏电阻 RPS压敏电阻 RG接地电阻 RD放电电阻 RS启动变阻器 RF频敏电阻器 RC限流电阻器 BP压力变换器 BT温度变换器 BV速度变换器BHBM温度测量传感器 常用电路图符号最全汇总 电路图，是一种以物理电学标准符号来绘制各电子元器件组成和关系的电路原理布局图，它被广泛应用于人类工程规划和电路研究。通过分析电路图，可以得知电子元器件之间的工作原理，并为性能、安装线路提供规划方案。在设计的过程，可以在纸上或电脑上进行绘制，等确定无误之后，在付诸实际。 电路图符号大全 电路图符号是绘制电路图的基础，只有了解对应的电路图符号，才能轻松上手绘制。电路图符号数量众多，大致可以分为四个类别：传输路径、集成电路组件、限定符号、开关和继电器符号；齐全的电路图符号便于用户随时选用，帮助用户更高效率地完成任务。 基本电路符号 汇聚基本的电路图符号，例如：电池、接地线、二极管等，可以满足基础电路的绘制需求。 传输路径符号 基本的电路符号，用于连接各元器件，起到“桥梁互通”的作用。 集成电路组件符号 以寄存器、转换器、计数器为代表的基础集成电路元器件，在电路图中较为常见。 限定符号 用于表示电路的属性，如脉冲、材料、温度等。 开关和继电器符号 是电路图中的控制元件，能够调节或改变电路的工作性能。 字符电路图符号大全 AAT 电源自动投入装置AC 交流电DC 直流电EUI 电动势电压电流f 频率FR——热继电器FU 熔断器FU——熔断器FU——熔断器G 发电机HG 绿灯HP 光字牌HR 红灯HW 白灯K 继电器KA 瞬时继电器；瞬时有或无继电器；交流继电器KA（NZ）电流继电器（负序零序）KA——1、瞬时接触继电器 2、瞬时有或无继电器 3、交流继电器KD 差动继电器KF 闪光继电器KH 热继电器KI 阻抗继电器KM 接触器KM 中间继电器KM——接触器KM——接触器KOF 出口中间继电器KP 极化继电器KR 干簧继电器KS 信号继电器KT 时间继电器KT——延时有或无继电器KT——延时有或无继电器KV（NZ）电压继电器（负序零序）KV电压继电器KW（NZ）功率方向继电器（负序零序）L 线路M 电动机PQS 有功无功视在功率QF 断路器QS 隔离开关Q— —电路的开关器件Q——电路的开关器件SA 转换开关SB——按钮开常用电路图及电器的文字符号和图形符号
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