Ch13-电平匹配
电平匹配主要内容
信息
主要内容
学院 逻辑电平概念
逻辑电平匹配
逻辑电平标准
逻辑电平转换
逻辑电平-TI器件
逻辑电平简介 LVTTL电平
LVCMOS电平 TTL电平
CMOS电平
EIA电平
逻辑电平简介
1：TTL和CMOS器件的功能分类
z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。
存缓冲收总线关背等z1)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。
z2)选择器
?选择器主要有2-1、4-1、8-1选择器74X157、74X153、74X151等。
z3)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。
z4)计数器
?计数器主要有同步计数器74X161和异步计数器74X393等。
逻辑电平简介
1：TTL和CMOS器件的功能分类
z5)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。
z6)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。
施密特触发器等
z7)锁存器
?锁存器主要有D型锁存器74X373、74X573、寻址锁存器74X259等。
寻址锁存器等z8)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。
z9)收发器
?收发器主要有寄存器收发器74X543、通用收发器74X245器等。
逻辑电平简介
1：TTL和CMOS器件的功能分类
z10)总线开关
?总线开关主要包括总线交换和通用总线器件等。
z11)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。
间的电平转换器件
逻辑电平简介
2：TTL和MOS逻辑器件的工艺分类特点
z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：
z Bipolar（双极）工艺的器件有：5V器件。TTL、S、LS、
Bi l（双极）工艺的器件有器件
AS、F、ALS。
z CMOS工艺的器件有：5V器件。HC、HCT、CD4000、FCT、
CBT、AHC、AHCT、AVC、GTLP；3.3V器件。LVC、LV、
ALVC、CBTLV。
z BiCMOS工艺的器件有：5V/3.3V器件。BCT、ABT、LVT、
ALVT、ALB。
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3：TTL和CMOS逻辑器件的电平分类特点
z TTL和CMOS的电平主要有以下几种：5V TTL/CMOS、3.3V
TTL/CMOS电平、2.5V CMOS电平等。
z5V的逻辑器件
z5V器件包含TTL、S、LS、ALS、AS、HCT、HC、BCT、
74F、ACT、AC、AHCT、AHC、ABT、AHC等系列器件
z3.3V及以下的逻辑器件
z包含LV的和V系列及AHC和AC系列，主要有LV、LVC、ALVC、LVT、ALB等系列器件。
逻辑电平参数：输出与输入的驱动关系
输出极限参数：VOL,VOH 输入极限参数：VIL,VIH
Output 0
要求
VCC
VOH VIH Output 0 Input 0 VOL VIL 输出特性 输入特性 逻辑电平简介 TTL和CMOS的逻辑电平关系如下图所示： 说明： 红色为阈值电压，绿色为标准电平 逻辑电平匹配判断 判断TTL和LVTTL的方法 z MAX MIN Threshold z VIL=0.8V,VIH=2.0V VTH=1.5V z VOL=0.4V,VOH=2.4V 判断CMOS的方法 z MAX MIN Threshold z VIL=1.5V,VIH=3.5V VTH=0.5VCC VIL=15V VIH=35V VTH=05VCC z VOL=0.5V,VOH=4.5V 判断LVCMOS的方法:2.7V~3.3V :27V33V z MAX MIN Threshold VIL02VCC VIH07VCC VTH05VCC z VIL=0.2VCC VIH=0.7VCC VTH=0.5VCC z VOL=0.1V VOH=VCC-0.1V 电平转换““规则 规则”” 电平转换 解决电平转换问题，最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。而电平兼容原则就两条： z VOH>VIH z VOL 当然，考虑抗干扰能力，还必须有定的噪声容限：当然，考虑抗干扰能力，还必须有一定的噪声容限：z|VOH-VIH|>VN+ z|VOL VIL|>VN |VOL-VIL|VN- z其中，VN+和VN-表示正负噪声容限。 只要掌握这个原则，熟悉各类器件的输入输出特性，只要掌握这个原则熟悉各类器件的输入输出特性 可以很自然地找到合理方案，如前面的方案(3)(4)都是正确利用器件输入特性的例子。 都是正确利用器件输入特性的例子 器件特性 某些的逻辑器件作于电压：它与真5V CMOS逻辑器件工作于3.3V 正的3.3V器件（LVTTL逻辑电平）不同，比如其是（）（其实是逻VIH 2.31V=0.7×3.3V LVCMOS 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，在设计时最好不要采用这类工作方式。 3V的逻辑器件可以有5V输入容限的器件是：LVC、LVT、ALVT、LCX、LVX、等系列。此外，还有不带总线保持输入的飞利浦ALVC器件也是5V容限。 5V的逻辑器件可以输出3VTTL逻辑电平的器件：74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/... 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/ )系列(T就表示TTL兼容)。 不同电平驱动方法 和/可以被所有逻辑电平驱动 5V TTL 3.3V/5V Tol可以被所有逻辑电平驱动。 5V TTL门作驱动源 z驱动3.3V TTL/CMOS 33V ?使用LVC/LVT系列器件（TTL/CMOS逻辑电平输入，LVTTL逻辑电平输出）进行转换。 z·驱动5V CMOS ?可以使用上拉5V电阻的方式解决； ?使用AHCT系列器件（为5V TTL输入、5VCMOS输出）进行转换。 5V CMOS门作驱动源 z驱动3.3V TTL/CMOS ?通过LVT/LVCT类器件（输入是TTL/CMOS逻辑电平，输出是LVTTL逻辑电平）进行转换。 电平）进行转换 不同电平驱动方法 3.3V TTL/CMOS门作驱动源 z·驱动5V TTL ?3.3V TTL/CMOS与3.3V TTL兼容，直接驱动。 z·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）。 33V电平可以互连） OC/OD器件+上拉电阻法 极接个上拉电阻到电源输入电平很灵活输出电z C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 TI器件选择：SN TI公司的逻辑器件示例图 TI器件选择：SN 5V系列 器 件 输入输出 z5V TTL输入?5V TTL/3.3V CMOS输出的器件：LS类 z5V CMOS输入?5V CMOS输出的器件：HC类 z5V TTL输入?5V CMOS输出的器件：HCT类 3V系列 z3.3V TTL输入?3.3V TTL输出的器件：LVT类 33V输入33V z3.3V CMOS?3.3V CMOS输出的器件：LVC类 交叉系列 z TTL/33V输出的器件 TTL/3.3V CMOS输入?5V CMOS输出的器件：AHCT类 z5V TTL/CMOS输入?3.3V TTL/CMOS输出的器件：LVT 33V33V~5V （3.3V）/LVC（3.3V~5V）类 5V CMOS输入TTL?3.3V CMOS输出的器件：无 TI器件选择：SN 总线保持器 z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。 z LVTH/LVCH类，Bus-Hold Circuit z LVT/LVC/ALVT系列 5V输入容限 ///系列 z LVT/LVC/ALVT/LPT 工作电压 LVT：3.3V z33V z LVC：3.3V，up to5V 2536 z ALVT：2.5V to 3.6V z ALVC：1.65V to 3.6V