RS232、RS485、RS422電平,及常見邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)

1、RS232、RS485、RS422電平，及常見邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)RS232電平或者說串口電平，有的甚至說計(jì)算機(jī)電平，所有的這些說法，指得都是計(jì)算機(jī)9針串口 （RS232）的電平，采用負(fù)邏輯，15v 3v 代表13v 15v 代表0RS485電平 和RS422電平 由于兩者均采用 差分傳輸（平衡傳輸）的方式，所以他們的電平方式，一般有兩個(gè)引腳 A,B發(fā)送端 AB間的電壓差2 6v 1 2 6v   0接收端 AB間的電壓差大于 200mv   1小于 200mv 0定義邏輯1為B>A的狀態(tài)定義邏輯0為A>B的狀態(tài)AB之間的電壓差不小于200mv一對(duì)一

2、的接頭的情況下RS232 可做到雙向傳輸，全雙工通訊   最高傳輸速率 20kbps422    只能做到單向傳輸，半雙工通訊，最高傳輸速率10Mbps485    雙向傳輸，半雙工通訊, 最高傳輸速率10Mbps   常見邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)下面總結(jié)一下各電平標(biāo)準(zhǔn)。和新手以及有需要的人共享一下_. 現(xiàn)在常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，還有一些速度比較高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SST

3、L等。下面簡單介紹一下各自的供電電源、電平標(biāo)準(zhǔn)以及使用注意事項(xiàng)。 TTL：Transistor-Transistor Logic 三極管結(jié)構(gòu)。 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<=0.4

4、V；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

5、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。

6、 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。 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

7、簡化電源，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

8、；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，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

9、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<=0.8

10、V HSTL是主要用于QDR存儲(chǔ)器的一種電平標(biāo)準(zhǔn)：一般有V&not;CCIO=1.8V和V&not;&not;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&not;&not;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。 RS232和RS485基本和大家比較熟了，只簡

11、單提一下： RS232采用±12-15V供電，我們電腦后面的串口即為RS232標(biāo)準(zhǔn)。+12V表示0，-12V表示1。可以用MAX3232等專用芯片轉(zhuǎn)換，也可以用兩個(gè)三極管加一些外圍電路進(jìn)行反相和電壓匹配。 RS485是一種差分結(jié)構(gòu)，相對(duì)RS232有更高的抗干擾能力。傳輸距離可以達(dá)到上千米。   TTL電平和CMOS電平詳解1，TTL電平：    輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V，輸入低電平&l

12、t;=0.8V，噪聲容限是0.4V。 2，CMOS電平：    1邏輯電平電壓接近于電源電壓，0邏輯電平接近于0V。而且具有很寬的噪聲容限。 3，電平轉(zhuǎn)換電路：    因?yàn)門TL和COMS的高低電平的值不一樣（ttl 5v<>cmos 3.3v），所以互相連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓，沒有什么高深的東西。哈哈 4，OC門，即集電極開路門電路，OD門，即漏極開路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能將開關(guān)電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關(guān)大電壓和大電流負(fù)載，所以又叫做驅(qū)動(dòng)門電路。 5，

13、TTL和COMS電路比較：  1）TTL電路是電流控制器件，而coms電路是電壓控制器件。  2）TTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)，但是功耗大。     COMS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(25-50ns),但功耗低。     COMS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。  3）COMS電路的鎖定效應(yīng)：    COMS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效

14、應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí)，COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很容易燒毀芯片。   防御措施：    1）在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過不超過規(guī)定電壓。    2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。    3）在VDD和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。    4）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí)，開關(guān)要按下列順序：開啟時(shí)，先開啟COMS電路得電源，再開啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源；關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉輸入信號(hào)

15、和負(fù)載的電源，再關(guān)閉COMS 電路的電源。 6，COMS電路的使用注意事項(xiàng)    1）COMS電路時(shí)電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(qiáng)。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個(gè)恒定的電平。    2）輸入端接低內(nèi)組的信號(hào)源時(shí)，要在輸入端和信號(hào)源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。    3）當(dāng)接長信號(hào)傳輸線時(shí)，在COMS電路端接匹配電阻。    4）當(dāng)輸入端接大電容時(shí)，應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1

16、mA.V0是外界電容上的電壓。    5）COMS的輸入電流超過1mA，就有可能燒壞COMS。      7，TTL門電路中輸入端負(fù)載特性（輸入端帶電阻特殊情況的處理）：    1）懸空時(shí)相當(dāng)于輸入端接高電平。因?yàn)檫@時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無窮大的電阻。    2）在門電路輸入端串聯(lián)10K電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。因?yàn)橛蒚TL門電路的輸入端負(fù)載特性可知，只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于910歐時(shí)， 它輸入來的低電平信號(hào)才能被門電路識(shí)別出來，串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電平。這個(gè)一定要注意。COMS門電路就不用考慮這些了。 8，TTL電路有集電極開路OC門，MOS管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開路的OD門，它的輸出就叫做開漏輸出。    OC門在截止時(shí)有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢？那是因?yàn)楫?dāng)三機(jī)管截止的時(shí)候，它的基極電流約等于0，但是并不是真正的為0，經(jīng)過三極管的集電極的電流也就不是真正的0，而是約0。而這個(gè)就是漏電流。