信號邏輯電平標準詳解

　　信號的邏輯電平經歷了從單端信號到差分信號、從低速信號到高速信號的發展過程。最基本的單端信號邏輯電平為CMOS、TTL，在此基礎上隨著電壓擺幅的降低，出現LVCMOS、LVTTL等邏輯電平，隨著信號速率的提升又出現ECL、PECL、LVPECL、LVDS、CML等差分信號邏輯電平。

　　1.信號邏輯電平參數概念定義

　　邏輯電平是指數字信號電壓的高、低電平，相關參數定義如下：

　　(1)輸入高電平門限Vih：保證邏輯門的輸入為高電平時所允許的最小輸入高電平，當輸入電平高于Vih時，則認為輸入電平為高電平;

　　(2)輸入低電平門限Vil：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低于Vil時，則認為輸入電平為低電平;

　　(3)輸出高電平門限Voh：保證邏輯門的輸出為高電平時的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都必須大于此Voh;

　　(4)輸出低電平門限Vol：保證邏輯門的輸出為低電平時的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小于此Vol;

　　(5)閾值電平Vt：數字電路芯片都存在一個閾值電平，就是電路剛剛勉強能翻轉動作時的電平。它是一個介于Vil、Vih之間的電壓值;對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩定的輸出，則必須要求輸入高電平>Vih，輸入低電平 < Vil。

　　Tips:閾值電平只是用來表征數字電路芯片的特性，實際硬件電路設計過程中具有實際意義的是Vih和Vil。

　　對于一般的邏輯電平，Vih、Vil、Voh、Vol以及Vt的關系為：Voh>Vih>Vt>Vil >Vol

　　(6)Ioh：邏輯門輸出為高電平時的負載電流(為拉電流);

　　(7)Iol：邏輯門輸出為低電平時的負載電流(為灌電流);

　　(8)Iih：邏輯門輸入為高電平時的電流(為灌電流);

　　(9)Iil：邏輯門輸入為低電平時的電流(為拉電流)。

　　2.常見信號邏輯電平參數

　　常用的邏輯電平有：TTL、CMOS、ECL、PECL、LVDS、LVPECL、RS232、RS422、RS485、CML、SSTL、HSTL等。

　　(1)TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類：5V系列、3.3V系列、2.5V系列和1.8V系列，3.3V的TTL電平和CMOS電平通常稱為LVTTL和LVCMOS;

　　(2)RS232/RS422/RS485是串口(UART)的電平標準，RS232是單端輸入輸出，RS422和RS485是差分輸入輸出;

　　(3)ECL、PECL、LVPECL、LVDS、CML是差分輸入輸出電平;

　　(4)SSTL主要用于DDR存儲器，HSTL主要用于QDR存儲器;

　　電平通常標準參數如下表所示，具體芯片建議參考Datasheet。

　　由上表可見，常用的差分信號電平標準LVPECL、LVDS、CML的輸入和輸出端具有相同的門限參數。這是由產生差分信號的硬件結構決定的，下一期將進行詳細說明。