常用逻辑电平应用
mosfet 标准电平和逻辑电平
mosfet 标准电平和逻辑电平摘要：一、MOSFET 标准电平的概念与种类二、逻辑电平的概念与种类三、MOSFET 标准电平与逻辑电平的关系四、MOSFET 标准电平与逻辑电平的应用正文：一、MOSFET 标准电平的概念与种类MOSFET（金属—氧化物—半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于现代电子设备的半导体器件。
MOSFET 标准电平是指该器件的电源电压和信号电压的等级划分。
根据电压等级的不同，MOSFET 标准电平可以分为以下几种：1.VDD：正电源电压，通常用于驱动MOSFET 的漏极。
2.VSS：负电源电压，通常用于连接MOSFET 的源极。
3.VGS：栅源电压，用于控制MOSFET 的导通与截止。
二、逻辑电平的概念与种类逻辑电平是指在数字电路中，用于表示逻辑状态的电压值。
根据电压值的不同，逻辑电平可以分为以下几种：1.高电平（H）：通常表示逻辑状态为“1”的电压值，其电压范围一般为3.5V 至5V。
2.低电平（L）：通常表示逻辑状态为“0”的电压值，其电压范围一般为0V 至1.5V。
三、MOSFET 标准电平与逻辑电平的关系MOSFET 标准电平与逻辑电平密切相关。
在数字电路中，MOSFET 通常用于实现逻辑门、触发器等功能。
逻辑电平的高低决定了MOSFET 的导通或截止，从而实现了逻辑运算。
例如，当输入端电压为高电平时，MOSFET 导通，输出端电压为低电平；当输入端电压为低电平时，MOSFET 截止，输出端电压为高电平。
四、MOSFET 标准电平与逻辑电平的应用MOSFET 标准电平与逻辑电平广泛应用于各种电子设备和系统中，例如计算机、通信设备、嵌入式系统等。
通过使用不同电压等级的MOSFET 器件，可以实现不同速度、不同功耗的数字电路设计。
同时，合理选择逻辑电平，可以降低电路噪声、提高系统稳定性。
3.3v cmos 逻辑电平
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。
ttl电平应用场合
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。
逻辑电平介绍TTL,CMOS
逻辑电平介绍TTL,CMOSTTL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。
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。
常用逻辑电平简介
常用逻辑电平简介（转载）逻辑电平有：TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、GTL、BTL、ETL、GTLP；RS232、RS422、RS485等。
图1－1：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。
RS232、RS485、RS422电平,及常见逻辑电平标准
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0RS485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 20kbps422 只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps485 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。
差分逻辑电平
差分逻辑电平差分逻辑电平是数字电路设计中的重要概念之一。
在数字电路中，我们常常需要对输入信号进行逻辑运算，得到输出信号。
而差分逻辑电平则是一种常用的逻辑电平表示方法，它通过两个电平的差值来表示逻辑高低。
接下来，我将为大家介绍差分逻辑电平的原理和应用。
差分逻辑电平的原理是基于电压的差分特性。
在数字电路中，信号的表示方式通常是使用两个电平，分别代表逻辑高和逻辑低。
而差分逻辑电平则是通过两个电平之间的电压差来表示逻辑状态。
当两个电平的电压差大于某个阈值时，表示逻辑高；当电压差小于阈值时，表示逻辑低。
差分逻辑电平的好处在于它具有较强的抗干扰能力。
由于差分信号是通过电压差来表示的，因此可以有效地抵抗电磁干扰和噪声的影响。
此外，差分逻辑电平还可以提高信号的传输速度和可靠性。
在实际应用中，差分逻辑电平被广泛应用于高速数据传输和数字信号处理领域。
例如，在高速通信系统中，为了提高数据传输的速度和可靠性，常常采用差分信号传输方式。
另外，在数字信号处理中，差分逻辑电平可以用于信号的采样、滤波和增强等处理过程中。
差分逻辑电平的实现方法有多种。
其中一种常见的方法是使用差分放大器。
差分放大器可以将输入信号的差分电压放大到合适的幅度，并输出给后续的电路进行处理。
此外，差分逻辑电平还可以通过差分对比器、差分输入输出器等电路来实现。
除了差分逻辑电平的优点外，也存在一些限制和注意事项。
首先，差分逻辑电平的设计需要考虑阈值的选择和校准，以确保电压差的准确性。
其次，在使用差分逻辑电平时，需要保证信号的共模电压稳定，以避免共模干扰。
此外，差分逻辑电平的功耗较大，需要仔细设计功耗控制和热管理。
总结起来，差分逻辑电平是数字电路设计中的重要概念，通过电压差来表示逻辑状态。
它具有较强的抗干扰能力和高速传输的优势，被广泛应用于高速数据传输和数字信号处理领域。
然而，在使用差分逻辑电平时，需要注意阈值的选择和校准，以及信号的共模电压稳定等问题。
通过合理的设计和应用，差分逻辑电平可以为数字电路的性能和可靠性提供保障。
逻辑电平和差分电平
逻辑电平和差分电平逻辑电平和差分电平是电子领域中常用的概念。
它们在电路设计和数字信号处理中起着重要的作用。
本文将从人类的视角出发，以通俗易懂的方式，解释逻辑电平和差分电平的含义和应用。
逻辑电平是指数字电路中表示逻辑状态的电压值。
在大多数数字电路中，通常将高电平定义为逻辑"1"，低电平定义为逻辑"0"。
逻辑电平的判断是基于一定的电压范围，如TTL逻辑电平中，高电平范围是2.4V到5V，低电平范围是0V到0.8V。
逻辑电平的变化代表了逻辑电路中信号的传输和处理。
差分电平是指在差分信号传输中使用的电压值。
差分信号传输是一种常见的电路设计技术，用于提高抗干扰性能和传输速度。
差分电平由两个相对的电压值表示，分别称为正电平和负电平。
差分电平的差值代表了信号的幅度，而差分电平的和值则代表了信号的平均值。
差分信号传输常用于高速串行通信、LVDS接口等领域。
逻辑电平和差分电平在数字电路中扮演着不同的角色。
逻辑电平主要用于表示逻辑状态，例如开关的开关状态、数字电路中的逻辑运算结果等。
而差分电平则主要用于信号传输和抗干扰，它通过正负电平的差值来提高信号的可靠性和抗干扰性能。
在数字电路设计中，逻辑电平和差分电平的选择和处理是非常重要的。
合理的逻辑电平设计可以保证电路的正确工作，而差分电平的选择和处理可以提高信号的传输质量和可靠性。
因此，在设计数字电路时，工程师需要仔细考虑逻辑电平和差分电平的要求，以确保电路的性能和可靠性。
总的来说，逻辑电平和差分电平在数字电路中起着重要的作用。
它们代表了电路中信号的状态和传输性能。
合理的逻辑电平和差分电平设计可以提高电路的性能和可靠性。
因此，在数字电路设计中，工程师需要充分理解逻辑电平和差分电平的概念和应用，以确保电路的正确工作和稳定性。
希望通过本文的解释，读者能够对逻辑电平和差分电平有更加清晰的认识。
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电流驱动，恒流源3.5mA
发送端差分对输出摆幅±350mV（247mV-454mV） 输出信号共模电平1.025V-1.375V 接收端差分对输入摆幅±100mV 输入信号电平范围0-2.4V 输入直流偏置电平范围0.227V-2.173V，不满足此要求考虑用AC耦合 适用于长距传输，速率低于2Gbps
1、直流耦合
图8 LVPECL直流耦合
R1 = 130Ω R2 =82Ω
LVPECL与LVPECL
2、交流耦合
(a)
图9 LVPECL 交流耦合
(b)
R1 = 142Ω（140Ω-200Ω）
R2 = 82Ω R3 = 130Ω
R2 = 2.7kΩ R3 = 4.3kΩ
CML与CML
1、直流、交流耦合
图10 CML直流耦合
图11 CML交流耦合
不同类型电平互连
1、互连种类
1）LVPECL到CML、CML到LVPECL
2）LVPECL与LVDS、LVDS到LVPECL 3）LVDS到CML、CML到LVDS
2、互连方式
1）交流耦合
2）直流耦合
不同类型电平互连
互连种类选择
不同电平互连，由于参考点和共模偏置电压的差异， 采用直流耦合方式互连，会增加电阻分压匹配网络的复杂 性，实际操作时不利于PCB走线和阻抗匹配，无法隔离线 路上的共模噪声，不适用于高速应用，因此两种电平互连 基本采用交流耦合方式
LVPECL与LVDS互连
2、LVDS到LVPECL
常用逻辑电平应用
交流主题
逻辑电平种类及特性 • 同类型电平互连
• 不同类型电平互连
逻辑电平种类
1、低速
TTL、LVTTL
CMOS、LVCMOS
2、高速
LVDS LVPECL CML
低速逻辑电平特性
1、低速逻辑电平特性比较
电平类型 TTL CMOS LVTTL LVCMOS VCC 5V 5V 3.3V 3.3V VOH ≥2.4V ≥4.45V ≥2.4V ≥3.2V VOL ≤0.5V ≤0.5V ≤0.4V ≤0.1V VIH ≥2.0V ≥3.5V ≥2.0V ≥2.0V VIL ≤0.8V ≤1.5V ≤0.8V ≤0.7V
LVPECL与CML互连
2、CML到LVPECL
图13 交流耦合方式
为了防止LVPECL接收端摆幅太大，可以在差分对上串电阻衰减，需要权衡线 路侧阻抗匹配
LVPECL与LVDS互连
1、LVPECL到LVDS
(a) 图14 交流耦合方式
(b)
交流耦合，为了保证两边电平的直流偏置，相应得增加了偏置电阻，两种互 连方式，电阻取值： （a）R1=150Ω，R2=100Ω （b）R1=150Ω，R2=5KΩ
高速逻辑电平比较
LVDS、LVPECL、CML特性比较
外部匹配方式复杂程度：LVPECL＞LVDS＞CML
功耗比较：LVPECL＞CML＞LVDS 工作速率比较：CML＞LVPECL＞LVDS
说明：都是电流驱动，适用于高速应用 LVDS的输入摆幅远小于其他两种电平，噪声容限小，无法支持极高速应用
1、CML输入输出结构
图4 CML输入输出结构
图5 CML输出信号OUT+或OUT-电平
CML介绍
2、CML特性
16mA电流源，输入阻抗高，输出阻抗低，驱动能力强
发送端差分对输出最小800mV 接收端差分对输入摆幅最小400mV
输出信号共模电平VCC-0.2V
输入输出匹配集成于片内，电路结构简单 支持速率高达10Gbps
低速逻辑电平特性
2、汇总
1）CMOS的噪声容限优于TTL
2）CMOS与TTL不能直接互连
TTL不能直接驱动CMOS LVCMOS可以直接驱动LVTTL，反之驱动最好加上驱动器，否则电平比较临界
3）不适用于高速应用
信号摆幅大，信号沿变化时间长，不利于高速传输 单端信号传输，易受干扰，不利于远距离传输
高速逻辑电平特性
Hale Waihona Puke 高速逻辑电平特性比较逻辑电平 输出摆幅 输入摆幅 最高速率
功耗
LVDS
350mV
100mV
655Mbps
小
LVPECL
800mV
310mV
3.125Gbps
高
CML
800mV
400mV
10+Gbps
中
LVDS介绍
1、LVDS输入输出结构
负载功耗 1.2mW
图1 LVDS结构
LVDS介绍
发送端差分对输出最小800mV 接收端差分对输入摆幅最小310mV
输出信号共模电平VCC-1.3V
适用于高速传输，由于匹配电路稍显复杂，走线易造成分叉，所以不适用于 极高速率 由于任何时刻内部三极对管总有一个处于导通有电流状态，因此功耗较大
电源纹波对信号影响较小，多用于高抖动性的时钟应用中
CML介绍
LVDS与LVDS
1、直流耦合
图6 LVDS直流耦合
直流耦合仅需100欧姆匹配电阻，在PCB上应紧靠近接收端放置
LVDS与LVDS
2、交流耦合
图7 LVDS交流耦合耦合
交流耦合，直流通路隔断，若接收器端未加内部偏置，应在片外增加直流偏置，范围 0.227V-2.173V,典型值取1.2V
LVPECL与LVPECL
均支持交流或直流耦合方式 标准规范，仅LVDS支持国际标准规范TIA/EIA-644
同类型电平互连
1、互连种类
1）LVDS与LVDS
2）LVPECL与LVPECL 3）CML与CML
2、互连方式
1）直流耦合
2）交流耦合
说明：直流耦合适用于共模噪声下，板内短距离互联 交流耦合适用于共模噪声大、远距离、跨单板、不同直流偏置电压的电平互连
注：标准推荐最高传输速率为655Mbps，理论上，在一个无损耗的传输线上，最高传输 速率可达1.923Gbps
LVPECL介绍
1、LVPECL输入输出结构
图2 LVPECL输出结构
图3 LVPECL输入结构
LVPECL介绍
2、LVPECL特性
电流驱动，14mA电流源，输入阻抗高，输出阻抗低，驱动能力强
LVPECL与CML互连
1、LVPECL到CML
图12 交流耦合方式
LVPECL发送侧摆幅800mV，CML接收侧摆幅最低400mV，将LVPECL的输出摆幅衰 减1/3，得出下面的公式： R1/R1+R2+50=2/3，其中R1为直流偏置电阻，根据LVPECL特性取值150欧姆 算出R2=25欧姆