几种常用逻辑电平电路的特点及应用

逻辑电平的一些概念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（Voh）：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Voh。

4：输出低电平（Vol）：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Vol。

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<Vil，而如果输入电平在阈值上下，也就是Vil～Vih 这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。

对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。

6：Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。

7：Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。

8：Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。

9：Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。

门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。

开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路（OC）、漏极开路（OD）、发射极开路（OE），使用时应审查是否接上拉电阻（OC、OD门）或下拉电阻（OE门），以及电阻阻值是否合适。

对于集电极开路（OC）门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：（1）：RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh＋m*Iih）（2）：RL > （VCC－Vol）/（Iol＋m*Iil）其中n：线与的开路门数；m：被驱动的输入端数。

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（Voh）：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Voh。

4：输出低电平（Vol）：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Vol。

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<Vil，而如果输入电平在阈值上下，也就是Vil～V ih这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。

对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。

6：Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。

7：Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。

8：Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。

9：Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。

门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。

开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路（OC）、漏极开路（OD）、发射极开路（OE），使用时应审查是否接上拉电阻（OC、OD门）或下拉电阻（OE门），以及电阻阻值是否合适。

对于集电极开路（OC）门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：（1）：RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh＋m*Iih）（2）：RL > （VCC－Vol）/（Iol＋m*Iil）其中n：线与的开路门数；m：被驱动的输入端数。

TTL和CMOS区别及应用特点1.工作原理：TTL（Transistor-Transistor Logic）是由双极晶体管构成的数字逻辑家族。

它使用负反馈电路来实现逻辑门的功能。

TTL电路在逻辑高电平（通常为5V）时使输出引脚与电源连接，逻辑低电平（通常为0V）时使输出引脚与地连接。

2.功耗：TTL电路在逻辑高电平和逻辑低电平时都会消耗功耗，无论是否有电流流过。

由于负反馈线性放大，TTL电路的功耗相对较高，通常比CMOS电路高几倍。

CMOS电路只在切换时才会存在短暂的功耗，因为当CMOS器件处于静止状态时，几乎不会有电流流过它们。

因此，CMOS电路的平均功耗更低，适用于低功耗应用。

3.速度：TTL电路的工作速度相对较快。

这是因为TTL电路是由活动区的双极晶体管构成的，具有较低的输出电阻和快速开关速度。

CMOS电路的工作速度相对较慢，因为它是由MOSFET构成的，具有相对较高的输出电阻和较慢的开关速度。

4.应用特点：TTL适用于需要较高的速度和较低的输出电阻的应用，如计算机接口、射频器件等。

CMOS适用于功耗要求较低并且速度要求不高的应用，如移动设备、嵌入式系统、传感器等。

由于CMOS电路具有较低的功耗和较高的抗噪声能力，它还常用于大规模集成电路（LSI）和微处理器设计。

总结：TTL和CMOS是两种不同类型的数字逻辑电路家族，它们在工作原理、功耗、速度和应用特点上有区别。

TTL适用于需要较高速度和较低输出电阻的应用，CMOS适用于功耗要求较低和抗噪声能力要求较高的应用。

根据具体应用需求，选择适合的电路家族可以提供更好的性能和效率。

3.3v CMOS逻辑电平1. 什么是3.3v CMOS逻辑电平？在数字电子领域中，逻辑电平是指用来表示数字信号状态的电压水平。

而3.3v CMOS逻辑电平则是一种常见的逻辑电平标准，它使用3.3伏特的电压来表示逻辑高和逻辑低两种状态。

CMOS是“互补金属氧化物半导体”的缩写，指的是一种在集成电路中常用的技术。

在这种技术中，通过控制不同场效应晶体管的导通或截止来实现数字信号的处理和传输。

2. 3.3v CMOS逻辑电平的应用领域3.3v CMOS逻辑电平广泛应用于数字电路和数字信号处理领域。

在各种集成电路和数字系统中，3.3v CMOS逻辑电平都是常见的工作电压标准。

微控制器、FPGA（现场可编程门阵列）、数字信号处理器等数字集成电路都常使用3.3v CMOS逻辑电平。

许多现代的通信设备、计算机接口和各类传感器也都使用这种电平标准。

3. 3.3v CMOS逻辑电平的特点与其他逻辑电平标准相比，3.3v CMOS逻辑电平具有一些显著的特点。

它相对低功耗，能在电压较低的情况下工作，有利于减小系统功耗和热耗。

3.3v CMOS逻辑电平的噪声容限较高，能够在较差的信号环境下保持稳定的工作。

另外，这种电平标准的信号传输速率也相对较高，有利于提高系统的数据处理速度和响应速度。

4. 3.3v CMOS逻辑电平的优势和劣势尽管3.3v CMOS逻辑电平具有诸多优点，但也存在一些不足之处。

作为一种低电压标准，其抗干扰能力较弱，对信号干扰和噪声容限要求较高。

由于低电压容限的限制，3.3v CMOS逻辑电平在长距离传输和噪声环境下的稳定性可能会受到一定影响。

在一些特殊应用场景中，可能需要考虑使用其他逻辑电平标准。

5. 个人观点和总结3.3v CMOS逻辑电平作为一种常用的数字电路工作标准，在现代数字系统中发挥着重要作用。

它的低功耗、高速率等特点，使其在许多应用领域都有着广泛的应用前景。

我们也要充分认识到其在噪声环境下的一些不足之处，以便在实际设计和应用中进行合理的选择和折衷。

pmos电平翻转电路pmos电平翻转电路是一种常用的电路设计，可以用于实现逻辑门或存储器等应用。

本文将介绍pmos电平翻转电路的原理、特点以及应用。

一、原理pmos电平翻转电路是由pmos管组成的，其工作原理基于pmos管的特性。

pmos管是一种场效应管，其导通时需要Vgs（栅极源极电压）为负值，而断开时需要Vgs为正值。

因此，当输入信号为高电平（Vgs为负值）时，pmos管导通；当输入信号为低电平（Vgs为正值）时，pmos管断开。

二、特点1.简单可靠：pmos电平翻转电路由少量pmos管组成，结构简单可靠，适用于集成电路的设计。

2.低功耗：pmos电平翻转电路在断开状态下几乎不消耗功率，因此功耗较低。

3.高噪声容限：pmos管的阈值电压较高，对噪声有较高的容限，能够有效抵抗噪声的干扰。

4.电平翻转：pmos电平翻转电路可以将输入信号的电平进行翻转，实现逻辑门或存储器的功能。

三、应用pmos电平翻转电路在数字电路设计中有着广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：1.逻辑门设计：pmos电平翻转电路可以用于实现与门、或门等逻辑门的功能。

通过适当的连接和输入信号的控制，可以实现各种复杂的逻辑功能。

2.存储器设计：pmos电平翻转电路可以用于静态随机存储器（SRAM）的设计。

SRAM是一种高速的存储器，由大量的pmos电平翻转电路组成，能够在断电的情况下保持数据。

3.时序电路设计：pmos电平翻转电路可以用于时序电路中的时钟信号的控制。

通过适当的设计，可以实现时序电路的稳定工作和时钟信号的精确控制。

总结：pmos电平翻转电路是一种常用的电路设计，具有简单可靠、低功耗、高噪声容限和电平翻转等特点。

它在逻辑门设计、存储器设计和时序电路设计等领域都有广泛的应用。

通过合理的连接和输入信号的控制，可以实现各种复杂的逻辑功能和时序控制。

在今后的集成电路设计中，pmos电平翻转电路将继续发挥重要作用。

PECL,CML,LVDS电平的匹配各种电平标准的讨论（TTL，ECL，PECL，LVDS、CMOS、CML.......）Posted: Wed,11 Apr 2007 14:59:49 +0800 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。

ttl电平应用场合
TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种数字电平标准，常用于数字电路中，特别是在集成电路和逻辑电路中。

TTL电平有两个状态，分别是高电平（High Level）和低电平（Low Level）。

TTL电平广泛应用于以下场合：
1.逻辑门电路：TTL电平被用于构建各种逻辑门电路，如与
门、或门、非门等。

TTL逻辑门电路通常具有简单的电路
结构、高速响应和较低的功耗。

2.分立逻辑电路：TTL电平可用于构建分立逻辑电路，例如
计时器、计数器、显示驱动器等。

3.串行和并行通信：TTL电平常被用于串行和并行通信接口，
例如串行通信的UART（通用异步收发器）接口和并行通
信的打印机接口。

4.传感器接口：TTL电平常用于处理和传感器的接口，例如
用于光电传感器、温度传感器和压力传感器等的信号处理。

需要注意的是，虽然TTL电平在过去是非常常见和广泛使用的，但随着技术的发展，现在也有更先进的逻辑电平标准（如CMOS电平）被广泛应用。

在实际应用中，应根据具体需求和电路要求选择适当的电平标准和电路设计。

逻辑电平检测电路一、前言逻辑电平检测电路是数字电路中常用的一种电路，它可以用来检测输入信号的高低电平，并将其转换为数字信号输出。

本文将从以下几个方面详细介绍逻辑电平检测电路。

二、逻辑电平检测电路的基本原理逻辑电平检测电路主要由比较器和参考电压组成。

比较器是一种基本的模拟集成电路，它可以将两个输入信号进行比较，并输出一个高低电平信号。

参考电压是一个已知的固定值，它与输入信号进行比较，以确定输入信号的高低状态。

三、逻辑电平检测电路的工作原理当输入信号大于参考电压时，比较器输出高电平；当输入信号小于参考电压时，比较器输出低电平。

这样就可以通过逻辑门来实现数字信号的输出。

四、逻辑门与逻辑运算在数字系统中，常用的逻辑门包括与门、或门、非门等。

这些门可以实现不同的逻辑运算。

与门：当所有输入端都为高时，输出端才为高；否则输出端为低。

或门：当任意一个输入端为高时，输出端就为高；否则输出端为低。

非门：当输入端为高时，输出端为低；当输入端为低时，输出端为高。

五、逻辑电平检测电路的应用逻辑电平检测电路广泛应用于数字系统中。

例如，在计算机中，输入设备（如键盘）产生的信号需要经过逻辑电平检测电路处理后才能被计算机接受。

此外，逻辑电平检测电路还可以用于工业自动化控制系统、通信设备等领域。

六、逻辑电平检测电路的设计在设计逻辑电平检测电路时，需要考虑以下几个因素：1. 输入信号范围：确定参考电压的大小以及比较器的工作范围。

2. 输出信号需求：确定所需输出信号类型（数字或模拟）以及输出方式（开关量或模拟量）。

3. 选择比较器：根据输入信号范围和输出信号需求选择合适的比较器。

4. 选择参考源：根据比较器的工作范围选择合适的参考源。

5. 确定滤波方式：通过滤波方式来消除噪声干扰，提高检测精度和稳定性。

七、结论逻辑电平检测电路是数字系统中不可或缺的一部分，它可以实现输入信号的高低状态检测，并将其转换为数字信号输出，广泛应用于计算机、工业自动化控制系统、通信设备等领域。

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：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。

哈哈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和外电源之间加线流电阻，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C OMS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。

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。

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。

1.什么是ECL电平？（1）ECL电平特点及其应用ECL(Emitter-Coupled Logic)即射极耦合逻辑，是带有射随输出结构的典型输入输出接口电路，如图2所示。

图2 ECL驱动器与接收器连接示意ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态，因此ECL又称为非饱和性逻辑。

也正因为如此，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ns数量级甚至更少。

传统的ECL以VCC为零电压，VEE为-5.2 V电源，VOH=VCC-0.9 V=-0.9 V，VOL=VCC-1.7 V=-1.7 V，所以ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约0.8 V）。

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。

另外，ECL电路是由一个差分对管和一对射随器组成的，所以输入阻抗大，输出阻抗小，驱动能力强，信号检测能力高，差分输出，抗共模干扰能力强；但是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，所以电路的功耗较大。

如果省掉ECL电路中的负电源，采用正电源的系统(+5 V)，可将VCC接到正电源而VEE 接到零点。

这样的电平通常被称为PECL（Positive Emitter Coupled Logic）。

如果采用+3.3 V 供电，则称为LVPECL。

当然，此时高低电平的定义也是不同的。

它的电路如图3、4所示。

其中，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，而且标准的输出负载是接50Ω至VCC-2 V的电平上。

在使用PECL电路时要注意加电源去耦电路，以免受噪声的干扰。

输出采用交流耦合还是直流耦合，对负载网络的形式将会提出不同的需求。

直流耦合的接口电路有两种工作模式：其一，对应于近距离传送的情况，采用发送端加到地偏置电阻，接收端加端接电阻模式；其二，对应于较远距离传送的情况，采用接收端通过电阻对提供截止电平VTT和50Ω的匹配负载的模式。

逻辑电平mos逻辑电平MOS是指Metal Oxide Semiconductor，即金属氧化物半导体。

它是一种常用的电子元件，广泛应用于数字电路中。

MOS是一种基于半导体材料的电子元件，其内部结构包括两个主要部分：MOSFET和MOS电容。

MOSFET是一种三端器件，包括源极、漏极和栅极，通过对栅极电压的控制，可以实现对漏极和源极之间的电流的调节。

MOS电容则是由金属电极、氧化物层和半导体基片组成，通过改变金属电极和半导体基片之间的电压，可以改变电容的电荷量。

逻辑电平MOS的作用是将输入信号转换为输出信号，实现逻辑功能。

在数字电路中，逻辑电平MOS常常被用于构建逻辑门电路，如与门、或门、非门等。

通过逻辑门电路的组合，可以实现各种复杂的数字逻辑功能。

逻辑电平MOS的工作原理是基于场效应。

当栅极电压为低电平时，MOSFET处于截止状态，漏极和源极之间的电流非常小；当栅极电压为高电平时，MOSFET处于导通状态，漏极和源极之间的电流较大。

通过对多个MOSFET的组合和控制，可以实现不同的逻辑功能。

逻辑电平MOS有许多优点。

首先，它具有体积小、功耗低的特点，适用于集成电路的制造。

其次，它具有高度的可靠性和稳定性，能够在宽温度范围内正常工作。

此外，逻辑电平MOS的响应速度较快，适用于高频率的信号处理。

然而，逻辑电平MOS也存在一些局限性。

首先，由于MOS电容的存在，逻辑电平MOS在工作过程中会产生一定的延迟，导致信号的传输速度受到限制。

其次，逻辑电平MOS的输出电流受到栅极电压的限制，不能提供较大的输出功率。

此外，逻辑电平MOS 的工作电压范围较窄，需要额外的电压转换电路来适应不同的工作电压要求。

为了克服逻辑电平MOS的一些缺点，研究者们提出了许多改进的方法。

例如，引入了多通道MOSFET和双栅极MOSFET等新型结构，以提高传输速度和输出功率。

此外，还提出了功耗优化的设计方法，通过降低栅极电压和调整电路结构，减少功耗，提高能效。

逻辑电平简介逻辑电平有:TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、GTL、BTL、ETL、GTLP;RS232、RS422、RS485等.常用逻辑系列器件TTL:Transistor-Transistor LogicCMOS:Complementary Metal Oxide SemicondutorLVTTL:Low Voltage TTLLVCMOS:Low Voltage CMOSECL:Emitter Coupled Logic,PECL:Pseudo/Positive Emitter Coupled LogicLVDS:Low Voltage Differential SignalingGTL:Gunning Transceiver LogicBTL: Backplane Transceiver LogicETL: enhanced transceiver logicGTLP:Gunning Transceiver Logic PlusTI的逻辑器件系列有:74、74HC、74AC、74LVC、74LVT等S - Schottky LogicLS - Low-Power Schottky LogicCD4000 - CMOS Logic 4000AS - Advanced Schottky Logic74F - Fast LogicALS - Advanced Low-Power Schottky LogicHC/HCT - High-Speed CMOS LogicBCT - BiCMOS TechnologyAC/ACT - Advanced CMOS LogicFCT - Fast CMOS TechnologyABT - Advanced BiCMOS TechnologyLVT - Low-Voltage BiCMOS TechnologyLVC - Low Voltage CMOS TechnologyLV - Low-VoltageCBT - Crossbar TechnologyALVC - Advanced Low-Voltage CMOS TechnologyAHC/AHCT - Advanced High-Speed CMOSCBTLV - Low-Voltage Crossbar TechnologyALVT - Advanced Low-Voltage BiCMOS TechnologyAVC - Advanced Very-Low-Voltage CMOS LogicTTL器件和CMOS器件的逻辑电平:逻辑电平的一些概念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(Voh):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Voh.4:输出低电平(Vol):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Vol.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<Vil,而如果输入电平在阈值上下,也就是Vil~Vih这个区域,电路的输出会处于不稳定状态.对于一般的逻辑电平,以上参数的关系如下:Voh > Vih > Vt > Vil > Vol.6:Ioh:逻辑门输出为高电平时的负载电流(为拉电流).7:Iol:逻辑门输出为低电平时的负载电流(为灌电流).8:Iih:逻辑门输入为高电平时的电流(为灌电流).9:Iil:逻辑门输入为低电平时的电流(为拉电流).门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端,这种形式的门称为开路门.开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路(OC)、漏极开路(OD)、发射极开路(OE),使用时应审查是否接上拉电阻(OC、OD门)或下拉电阻(OE门),以及电阻阻值是否合适.对于集电极开路(OC)门,其上拉电阻阻值RL应满足下面条件:(1): RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih)(2):RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil)其中n:线与的开路门数;m:被驱动的输入端数.:常用的逻辑电平·逻辑电平:有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等.·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类: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是差分输入输出,RS-232是单端输入输出.TTL和CMOS的逻辑电平关系图2-1:TTL和CMOS的逻辑电平图上图为5V TTL逻辑电平、5V CMOS逻辑电平、LVTTL逻辑电平和LVCMOS逻辑电平的示意图.5V TTL逻辑电平和5V CMOS逻辑电平是很通用的逻辑电平,注意他们的输入输出电平差别较大,在互连时要特别注意.另外5V CMOS器件的逻辑电平参数与供电电压有一定关系,一般情况下,Voh≥Vcc-0.2V,Vih≥0.7Vcc;Vol≤0.1V,Vil≤0.3Vcc;噪声容限较TTL电平高.JEDEC组织在定义3.3V的逻辑电平标准时,定义了LVTTL和LVCMOS逻辑电平标准.LVTTL逻辑电平标准的输入输出电平与5V TTL逻辑电平标准的输入输出电平很接近,从而给它们之间的互连带来了方便. LVTTL逻辑电平定义的工作电压范围是3.0-3.6V.LVCMOS逻辑电平标准是从5V CMOS逻辑电平关注移植过来的,所以它的Vih、Vil和Voh、Vol与工作电压有关,其值如上图所示.LVCMOS逻辑电平定义的工作电压范围是2.7-3.6V.5V的CMOS逻辑器件工作于3.3V时,其输入输出逻辑电平即为LVCMOS逻辑电平,它的Vih大约为0.7×VCC ＝2.31V左右,由于此电平与LVTTL的Voh(2.4V)之间的电压差太小,使逻辑器件工作不稳定性增加,所以一般不推荐使用5V CMOS器件工作于3.3V电压的工作方式.由于相同的原因,使用LVCMOS输入电平参数的3.3V 逻辑器件也很少.JEDEC组织为了加强在3.3V上各种逻辑器件的互连和3.3V与5V逻辑器件的互连,在参考LVCMOS和LVTTL 逻辑电平标准的基础上,又定义了一种标准,其名称即为3.3V逻辑电平标准,其参数如下:图2-2:低电压逻辑电平标准从上图可以看出,3.3V逻辑电平标准的参数其实和LVTTL逻辑电平标准的参数差别不大,只是它定义的Vol 可以很低(0.2V),另外,它还定义了其Voh最高可以到VCC-0.2V,所以3.3V逻辑电平标准可以包容LVCMOS 的输出电平.在实际使用当中,对LVTTL标准和3.3V逻辑电平标准并不太区分,某些地方用LVTTL电平标准来替代3.3V逻辑电平标准,一般是可以的.JEDEC组织还定义了2.5V逻辑电平标准,如上图所示.另外,还有一种2.5V CMOS逻辑电平标准,它与上图的2.5V逻辑电平标准差别不大,可兼容.低电压的逻辑电平还有1.8V、1.5V、1.2V的逻辑电平.、TTL和CMOS逻辑器件逻辑器件的分类方法有很多,下面以逻辑器件的功能、工艺特点和逻辑电平等方法来进行简单描述.:TTL和CMOS器件的功能分类按功能进行划分,逻辑器件可以大概分为以下几类: 门电路和反相器、选择器、译码器、计数器、寄存器、触发器、锁存器、缓冲驱动器、收发器、总线开关、背板驱动器等.1:门电路和反相器逻辑门主要有与门74X08、与非门74X00、或门74X32、或非门74X02、异或门74X86、反相器74X04等. 2:选择器选择器主要有2-1、4-1、8-1选择器74X157、74X153、74X151等.3: 编/译码器编/译码器主要有2/4、3/8和4/16译码器74X139、74X138、74X154等.4:计数器计数器主要有同步计数器74X161和异步计数器74X393等.5:寄存器寄存器主要有串-并移位寄存器74X164和并-串寄存器74X165等.6:触发器触发器主要有J-K触发器、带三态的D触发器74X374、不带三态的D触发器74X74、施密特触发器等. 7:锁存器锁存器主要有D型锁存器74X373、寻址锁存器74X259等.8:缓冲驱动器缓冲驱动器主要有带反向的缓冲驱动器74X240和不带反向的缓冲驱动器74X244等.9:收发器收发器主要有寄存器收发器74X543、通用收发器74X245、总线收发器等.10:总线开关总线开关主要包括总线交换和通用总线器件等.11:背板驱动器背板驱动器主要包括TTL或LVTTL电平与GTL/GTL+(GTLP)或BTL之间的电平转换器件.:TTL和CMOS逻辑器件的工艺分类特点按工艺特点进行划分,逻辑器件可以分为Bipolar、CMOS、BiCMOS等工艺,其中包括器件系列有:Bipolar(双极)工艺的器件有: TTL、S、LS、AS、F、ALS.CMOS工艺的器件有: HC、HCT、CD40000、ACL、FCT、LVC、LV、CBT、ALVC、AHC、AHCT、CBTLV、AVC、GTLP. BiCMOS工艺的器件有: BCT、ABT、LVT、ALVT.:TTL和CMOS逻辑器件的电平分类特点TTL和CMOS的电平主要有以下几种:5VTTL、5VCMOS(Vih≥0.7*Vcc,Vil≤0.3*Vcc)、3.3V电平、2.5V电平等.5V的逻辑器件5V器件包含TTL、S、LS、ALS、AS、HCT、HC、BCT、74F、ACT、AC、AHCT、AHC、ABT等系列器件3.3V及以下的逻辑器件包含LV的和V 系列及AHC和AC系列,主要有LV、AHC、AC、ALB、LVC、ALVC、LVT等系列器件.具体情况可以参考下图:图3-1:TI公司的逻辑器件示例图:包含特殊功能的逻辑器件A．总线保持功能(Bus hold)由内部反馈电路保持输入端最后的确定状态,防止因输入端浮空的不确定而导致器件振荡自激损坏;输入端无需外接上拉或下拉电阻,节省PCB空间,降低了器件成本开销和功耗,见图6-3.ABT、LVT、ALVC、ALVCH、ALVTH、LVC、GTL系列器件有此功能. 命名特征为附加了“H”如:74ABTH16244.图3-2:总线保持功能图图3-3:串行阻尼电阻图B．串联阻尼电阻(series damping resistors)输出端加入串联阻尼电阻可以限流,有助于降低信号上冲/下冲噪声,消除线路振铃,改善信号质量.如图6-4所示.具有此特征的ABT、LVC、LVT、ALVC系列器件在命名中加入了“2”或“R”以示区别,如ABT162245,ALVCHR162245.对于单向驱动器件,串联电阻加在其输出端,命名如SN74LVC2244;对于双向的收发器件,串联电阻加在两边的输出端,命名如SN74LVCR2245.C．上电/掉电三态(PU3S,Power up/power down 3-state)即热拔插性能.上电/掉电时器件输出端为三态,Vcc阀值为2.1V;应用于热拔插器件/板卡产品,确保拔插状态时输出数据的完整性.多数ABT、LVC、LVT、LVTH系列器件有此特征.D．ABT 器件(Advanced BiCMOS Technology)结合了CMOS器件(如HC/HCT、LV/LVC、ALVC、AHC/AHCT)的高输入阻抗特性和双极性器件(Bipolar,如TTL、LS、AS、ALS)输出驱动能力强的特点.包括ABT、LVT、ALVT等系列器件,应用于低电压,低静态功耗环境. E．Vcc/GND对称分布16位Widebus器件的重要特征,对称配置引脚,有利于改善噪声性能.AHC/AHCT、AVT、AC/ACT、CBT、LVT、ALVC、LVC、ALB系列16位Widebus器件有此特征.F．分离轨器件(Split-rail)即双电源器件,具有两种电源输入引脚VccA和VccB,可分别接5V或3.3V电源电压.如ALVC164245、LVC4245等,命名特征为附加了“4”.逻辑器件的使用指南1:多余不用输入管脚的处理在多数情况下,集成电路芯片的管脚不会全部被使用.例如74ABT16244系列器件最多可以使用16路I/O管脚,但实际上通常不会全部使用,这样就会存在悬空端子.所有数字逻辑器件的无用端子必须连接到一个高电平或低电平,以防止电流漂移(具有总线保持功能的器件无需处理不用输入管脚).究竟上拉还是下拉由实际器件在何种方式下功耗最低确定. 244、16244经测试在接高电平时静态功耗较小,而接地时静态功耗较大,故建议其无用端子处理以通过电阻接电源为好,电阻值推荐为1~10K.2:选择板内驱动器件的驱动能力,速度,不能盲目追求大驱动能力和高速的器件,应该选择能够满足设计要求,同时有一定的余量的器件,这样可以减少信号过冲,改善信号质量. 并且在设计时必须考虑信号匹配. 3:在对驱动能力和速度要求较高的场合,如高速总线型信号线,可使用ABT、LVT系列.板间接口选择ABT16244/245或LVTH16244/245,并在母板两端匹配,在不影响速度的条件下与母板接口尽量串阻,以抑制过冲、保护器件,典型电阻值为10- 200Ω左右,另外,也可以使用并接二级管来进行处理,效果也不错,如1N4148等(抗冲击较好).4:在总线达到产生传输线效应的长度后,应考虑对传输线进行匹配,一般采用的方式有始端匹配、终端匹配等.始端匹配是在芯片的输出端串接电阻,目的是防止信号畸变和地弹反射,特别当总线要透过接插件时,尤其须做始端匹配. 内部带串联阻尼电阻的器件相当于始端匹配,由于其阻值固定,无法根据实际情况进行调整,在多数场合对于改善信号质量收效不大,故此不建议推荐使用.始端匹配推荐电阻值为10~51 Ω,在实际使用中可根据IBIS模型模拟仿真确定其具体值.由于终端匹配网络加重了总线负载,所以不应该因为匹配而使Buffer的实际驱动电流大于驱动器件所能提供的最大Source、Sink电流值.应选择正确的终端匹配网络,使总线即使在没有任何驱动源时,其线电压仍能保持在稳定的高电平.5:要注意高速驱动器件的电源滤波.如ABT、LVT系列芯片在布线时,建议在芯片的四组电源引脚附近分别接0.1 μ或0.01 μ电容.6:可编程器件任何电源引脚、地线引脚均不能悬空;在每个可编程器件的电源和地间要并接0.1uF的去耦电容,去耦电容尽量靠近电源引脚,并与地形成尽可能小的环路.7:收发总线需有上拉电阻或上下拉电阻,保证总线浮空时能处于一个有效电平,以减小功耗和干扰.8:373/374/273等器件为工作可靠,锁存时钟输入建议串入10-200欧电阻.9:时钟、复位等引脚输入往往要求较高电平,必要时可上拉电阻.10:注意不同系列器件是否有带电插拔功能及应用设计中的注意事项,在设计带电插拔电路时请参考公司的《单板带电插拔设计规范》.11:注意电平接口的兼容性. 选用器件时要注意电平信号类型,对于有不同逻辑电平互连的情况,请遵守本规范的相应的章节的具体要求.12: 在器件工作过程中,为保证器件安全运行,器件引脚上的电压及电流应严格控制在器件手册指定的范围内.逻辑器件的工作电压不要超出它所允许的范围.13:逻辑器件的输入信号不要超过它所能允许的电压输入范围,不然可能会导致芯片性能下降甚至损坏逻辑器件.14:对开关量输入应串电阻,以避免过压损坏.15:对于带有缓冲器的器件不要用于线性电路,如放大器.、TTL、CMOS器件的互连:器件的互连总则在公司产品的某些单板上,有时需要在某些逻辑电平的器件之间进行互连.在不同逻辑电平器件之间进行互连时主要考虑以下几点:1:电平关系,必须保证在各自的电平范围内工作,否则,不能满足正常逻辑功能,严重时会烧毁芯片.2:驱动能力,必须根据器件的特性参数仔细考虑,计算和试验,否则很可能造成隐患,在电源波动,受到干扰时系统就会崩溃.3:时延特性,在高速信号进行逻辑电平转换时,会带来较大的延时,设计时一定要充分考虑其容限.4:选用电平转换逻辑芯片时应慎重考虑,反复对比.通常逻辑电平转换芯片为通用转换芯片,可靠性高,设计方便,简化了电路,但对于具体的设计电路一定要考虑以上三种情况,合理选用.对于数字电路来说,各种器件所需的输入电流、输出驱动电流不同,为了驱动大电流器件、远距离传输、同时驱动多个器件,都需要审查电流驱动能力:输出电流应大于负载所需输入电流;另一方面,TTL、CMOS、ECL 等输入、输出电平标准不一致,同时采用上述多种器件时应考虑电平之间的转换问题.我们在电路设计中经常遇到不同的逻辑电平之间的互连,不同的互连方法对电路造成以下影响:·对逻辑电平的影响.应保证合格的噪声容限(Vohmin-Vihmin≥0.4V,Vilmax-Volmax ≥0.4V),并且输出电压不超过输入电压允许范围.·对上升/下降时间的影响.应保证Tplh和Tphl满足电路时序关系的要求和EMC的要求.·对电压过冲的影响.过冲不应超出器件允许电压绝对最大值,否则有可能导致器件损坏.TTL和CMOS的逻辑电平关系如下图所示:图4-1: TTL和CMOS的逻辑电平关系图图4-2:低电压逻辑电平标准3.3V的逻辑电平标准如前面所述有三种,实际的3.3V TTL/CMOS逻辑器件的输入电平参数一般都使用LVTTL 或3.3V逻辑电平标准(一般很少使用LVCMOS输入电平),输出电平参数在小电流负载时高低电平可分别接近电源电压和地电平(类似LVCMOS输出电平),在大电流负载时输出电平参数则接近LVTTL电平参数,所以输出电平参数也可归入3.3V逻辑电平,另外,一些公司的手册中将其归纳如LVTTL的输出逻辑电平,也可以. 在下面讨论逻辑电平的互连时,对3.3V TTL/CMOS的逻辑电平,我们就指的是3.3V逻辑电平或LVTTL逻辑电平.常用的TTL和CMOS逻辑电平分类有:5V TTL、5V CMOS、3.3V TTL/CMOS、3.3V/5V Tol.、和OC/OD门. 其中:3.3V/5V Tol.是指输入是3.3V逻辑电平,但可以忍受5V电压的信号输入.3.3V TTL/CMOS逻辑电平表示不能输入5V信号的逻辑电平,否则会出问题.注意某些5V的CMOS逻辑器件,它也可以工作于3.3V的电压,但它与真正的3.3V器件(是LVTTL逻辑电平)不同,比如其VIH是2.31V(＝0.7×3.3V,工作于3.3V)(其实是LVCMOS逻辑输入电平),而不是2.0V,因而与真正的3.3V器件互连时工作不太可靠,使用时要特别注意,在设计时最好不要采用这类工作方式.值得注意的是有些器件有单独的输入或输出电压管脚,此管脚接 3.3V的电压时,器件的输入或输出逻辑电平为3.3V的逻辑电平信号,而当它接5V电压时,输入或输出的逻辑电平为5V的逻辑电平信号,此时应该按该管脚上接的电压的值来确定输入和输出的逻辑电平属于哪种分类.对于可编程器件(EPLD和FPGA)的互连也要根据器件本身的特点并参考本章节的内容进行处理.以上5种逻辑电平类型之间的驱动关系如下表:输入5V TTL 3.3V /5V Tol. 3.3V TTL/CMOS 5V CMOS输出 5V TTL √√ ?/FONT> ?/FONT>3.3V TTL/CMOS √√√ ?/FONT>5V CMOS √√ ?/FONT> √OC/OD 上拉上拉上拉上拉上表中打钩(√)的表示逻辑电平直接互连没有问题,打星号(?/FONT>)的表示要做特别处理.对于打星号(?/FONT>)的逻辑电平的互连情况,具体见后面说明.一般对于高逻辑电平驱动低逻辑电平的情况如简单处理估计可以通过串接10-1K欧的电阻来实现,具体阻值可以通过试验确定,如为可靠起见,可参考后面推荐的接法.从上表可看出OC/OD输出加上拉电阻可以驱动所有逻辑电平,5V TTL和3.3V /5V Tol.可以被所有逻辑电平驱动.所以如果您的可编程逻辑器件有富裕的管脚,优先使用其OC/OD输出加上拉电阻实现逻辑电平转换;其次才用以下专门的逻辑器件转换.对于其他的不能直接互连的逻辑电平,可用下列逻辑器件进行处理,详细见后面5.2到5.5节.TI的AHCT系列器件为5V TTL输入、5V CMOS输出.TI的LVC/LVT系列器件为TTL/CMOS逻辑电平输入、3.3V TTL(LVTTL)输出,也可以用双轨器件替代.注意:不是所有的LVC/LVT系列器件都能够运行5V TTL/CMOS输入,一般只有带后缀A的和LVCH/LVTH系列的可以,具体可以参考其器件手册.:5V TTL门作驱动源·驱动3.3V TTL/CMOS通过LVC/LVT系列器件(为TTL/CMOS逻辑电平输入,LVTTL逻辑电平输出)进行转换.·驱动5V CMOS可以使用上拉5V电阻的方式解决,或者使用AHCT系列器件(为5V TTL输入、5V CMOS输出)进行转换.:3.3V TTL/CMOS门作驱动源·驱动5V CMOS使用AHCT系列器件(为5V TTL输入、5V CMOS输出)进行转换(3.3V TTL电平(LVTTL)与5V TTL电平可以互连).:5V CMOS门作驱动源·驱动3.3V TTL/CMOS通过LVC/LVT器件(输入是TTL/CMOS逻辑电平,输出是LVTTL逻辑电平)进行转换.:2.5V CMOS逻辑电平的互连随着芯片技术的发展,未来使用2.5V电压的芯片和逻辑器件也会越来越多,这里简单谈一下2.5V逻辑电平与其他电平的互连,主要是谈一下2.5V逻辑电平与3.3V逻辑电平的互连.(注意:对于某些芯片,由于采用了优化设计,它的2.5V管脚的逻辑电平可以和3.3V的逻辑电平互连,此时就不需要再进行逻辑电平的转换了.) 1:3.3V TTL/CMOS逻辑电平驱动2.5V CMOS逻辑电平2.5V的逻辑器件有LV、LVC、AVC、ALVT、ALVC等系列,其中前面四种系列器件工作在2.5V时可以容忍3.3V的电平信号输入,而ALVC不行,所以可以使用LV、LVC、AVC、ALVT系列器件来进行3.3V TTL/CMOS逻辑电平到2.5V CMOS逻辑电平的转换.2:2.5V CMOS逻辑电平驱动3.3V TTL/CMOS逻辑电平2.5V CMOS逻辑电平的VOH为2.0V,而3.3V TTL/CMOS的逻辑电平的VIH也为2.0V,所以直接互连的话可能会出问题(除非3.3V的芯片本身的VIH参数明确降低了).此时可以使用双轨器件SN74LVCC3245A来进行2.5V逻辑电平到3.3V逻辑电平的转换,另外,使用OC/OD们加上拉电阻应该也是可以的.EPLD和FPGA器件的逻辑电平:概述首先在选择可编程逻辑器件时,要找符合你所选用的ASSP的IO标准;其次,你必须考虑的是:目前,随着系统性能的不断提高,传统的TTL、LVTTL、CMOS、LVCMOS等单端接口标准越来越不能满足要求,特别是在背板方面.因为,这些单端信号的信号完整性在系统设计时很难保证,以至于导致系统的不可靠工作.这一点在时钟方面尤为重要,因为,在同步设计的今天,时钟是系统工作的基础.当然,差分信号是最好的选择,比如:LVDS、LVPECL等.但是,这些信号标准一个通道需要一对IO_PIN,这在许多应用情况下不太划算.此时,一些比较容易实现阻抗匹配的单端信号标准是较好的选择,比如:GTL、GTL+等.:各类可编程器件接口电平要求在设计中,若同时使用了不同工作电压等级的多个可编程器件,要注意它们之间信号的接口规范.比如,5V的器件驱动3.3V的器件时,可能会出现:当5V的高电平连到3.3V的输入时,由于大部分的CMOS的输入信号管脚都有连到电源Vcc的钳位二极管,大于3.3伏的输入高电平会使该钳位二极管出现问题.事实上,由于有些系列的可编程器件如XILINX的XC4000XL,XC4000XV,Spartan-XL采用了特殊的技术,可以避免这种情况的发生.因此该系列的器件可以在不同工作电压之间互相连接.对于 2.5V的器件,由于可以选择相关的输入参考电压和输出的电压基准,因此可以通过相关的电压数值的选取,对照3.3V的器件来使用 .对于某类器件,如ALTERA公司的FLEX10K系列器件,可支持多电压I/O接口,FLEX10K,FLEX10KA,FLEX10B都可以接不同电源电压系统.。

TTL和CMOS的区别什么是TTL电平，什么是CMOS电平，他们的区别(一)TTL高电平3.6~5V，低电平0V~2.4VCMOS电平Vcc可达到12VCMOS电路输出高电平约为0.9Vcc，而输出低电平约为0.1Vcc。

CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。

TTL电路不使用的输入端悬空为高电平另外，CMOS集成电路电源电压可以在较大范围内变化，因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。

用TTL电平他们就可以兼容(二)TTL电平是5V，CMOS电平一般是12V。

因为TTL电路电源电压是5V，CMOS电路电源电压一般是12V。

5V的电平不能触发CMOS电路，12V的电平会损坏TTL电路，因此不能互相兼容匹配。

(三)TTL电平标准输出L：<0.8V ；H：>2.4V。

输入L：<1.2V ；H：>2.0VTTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。

输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。

CMOS电平：输出L：<0.1*Vcc ；H：>0.9*Vcc。

输入L：<0.3*Vcc ；H：>0.7*Vcc.一般单片机、DSP、FPGA他们之间管教能否直接相连. 一般情况下，同电压的是可以的，不过最好是要好好查查技术手册上的VIL,VIH,VOL,VOH的值，看是否能够匹配（VOL要小于VIL，VOH要大于VIH，是指一个连接当中的）。

有些在一般应用中没有问题，但是参数上就是有点不够匹配，在某些情况下可能就不够稳定，或者不同批次的器件就不能运行。

例如：74LS的器件的输出，接入74HC的器件。

在一般情况下都能好好运行，但是，在参数上却是不匹配的，有些情况下就不能运行。

74LS和54系列是TTL电路，74HC是CMOS电路。

如果它们的序号相同，则逻辑功能一样，但电气性能和动态性能略有不同。

如，TTL的逻辑高电平为> 2.7V,CMOS为> 3.6V。

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。

各种电平标準各种电平标準讨论（ttl，ecl，pecl，lvds、cmos、cml, gtl, hstl, sstl...） ecl电路是射极耦合逻辑（emitter couple logic）积体电路的简称与ttl 电路不同，ecl电路的最大特点是其基本闸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积体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，而 ttl 的逻辑摆幅约为），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 积体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积体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讯号的缓冲作用。

在通用的电子器件装置中，ttl和cmos电路的应用非常广泛。

但是面对现在系统日益複杂，传输的资料量越来越大，实时性要求越来越高，传输距离越来越长的发展趋势，掌握高速资料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电平lvds（low voltage differential signal）即低电压差分讯号，lvds介面又称rs644汇流排介面，是20世纪90年代才出现的一种资料传输和接**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。

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 V oltage 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。