電路設計中最常用的7個接口類型
發布時間:2018-12-21 責任編輯:xueqi
【導讀】在電路係統的各個子模塊進行數據交換時可能會存在一些問題導致信號無法正常、高質量地“流通”,例如有時電路子模塊各自的工作時序有偏差(如CPU與外設)或者各自的信號類型不一致(如傳感器檢測光信號)等,這時我們應該考慮通過相應的接口方式來很好地處理這個問題。下麵就電路設計中7個常用的接口類型的關鍵點進行說明一下。
1 TTL電平接口
這個接口類型基本是老生常談的吧,從上大學學習模擬電路、數字電路開始,對於一般的電路設計,TTL電平接口基本就脫不了“幹係”!它的速度一般限製在30MHz以內,這是由於BJT的輸入端存在幾個pF的輸入電容的緣故(構成一個LPF),輸入信號超過一定頻率的話,信號就將“丟失”。它的驅動能力一般最大為幾十個毫安。正常工作的信號電壓一般較高,要是把它和信號電壓較低的ECL電路接近時會產生比較明顯的串擾問題。
2 CMOS電平接口
我們對它也不陌生,也是經常和它打交道了,一些關於CMOS的半導體特性在這裏就不必囉嗦了。許多人都知道的是,正常情況下CMOS的功耗和抗幹擾能力遠優於TTL。但是!鮮為人知的是,在高轉換頻率時,CMOS係列實際上卻比TTL消耗更多的功率,至於為什麼是這樣,請去問半導體物理理論吧。由於CMOS的工作電壓目前已經可以很小了,有的FPGA內核工作電壓甚至接近1.5V,這樣就使得電平之間的噪聲容限比TTL小了很多,因此更加加重了由於電壓波動而引發的信號判斷錯誤。眾所周知,CMOS電路的輸入阻抗是很高的,因此,它的耦合電容容量可以很小,而不需要使用大的電解電容器了。由於CMOS電路通常驅動能力較弱,所以必須先進行TTL轉換後再驅動ECL電路。此外,設計CMOS接口電路時,要注意避免容性負載過重,否則的話會使得上升時間變慢,而且驅動器件的功耗也將增加(因為容性負載並不耗費功率)。
3 ECL電平接口
這可是計算機係統內部的老朋友啊!因為它的速度“跑”得夠快,甚至可以跑到幾百MHz!這是由於ECL內部的BJT在導通時並沒有處於飽和狀態,這樣就可以減少BJT的導通和截止時間,工作速度自然也就可以提上去了。But,這是要付出代價的!它的致命傷:功耗較大!它引發的EMI問題也就值得考慮了,抗幹擾能力也就好不到哪去了,要是誰能夠折中好這兩點因素的話,那麼他(她)就該發大財了。還有要注意的是,一般ECL集成電路是需要負電源供電的,也就是說它的輸出電壓為負值,這時就需要專門的電平移動電路了。
4 RS-232電平接口
玩電子技術的基本沒有誰不知道它的了(除非他或她隻是電子技術專業的“門外漢”)。它是低速串行通信接口標準,要注意的是,它的電平標準有點“反常”:高電平為-12V,而低電平為+12V。So,當我們試圖通過計算機與外設進行通信時,一個電平轉換芯片MAX232自然是少不了的了。但是我們得清醒地意識到它的一些缺點,例如數據傳輸速度還是比較慢、傳輸距離也較短等。
5 差分平衡電平接口
它是用一對接線端A和B的相對輸出電壓(uA-uB)來lai表biao示shi信xin號hao的de,一yi般ban情qing況kuang下xia,這zhe個ge差cha分fen信xin號hao會hui在zai信xin號hao傳chuan輸shu時shi經jing過guo一yi個ge複fu雜za的de噪zao聲sheng環huan境jing,導dao致zhi兩liang根gen線xian上shang都dou產chan生sheng基ji本ben上shang相xiang同tong數shu量liang的de噪zao聲sheng,而er在zai接jie收shou端duan將jiang會hui把ba噪zao聲sheng的de能neng量liang給gei抵di消xiao掉diao,因yin此ci它ta能neng夠gou實shi現xian較jiao遠yuan距ju離li、較高速率的傳輸。工業上常用的RS-485接口采用的就是差分傳輸方式,它具有很好的抗共模幹擾能力。
6 光隔離接口
光電耦合是以光信號為媒介來實現電信號的耦合和傳遞的,它的“好處”就jiu是shi能neng夠gou實shi現xian電dian氣qi隔ge離li,因yin此ci它ta有you出chu色se的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。在zai電dian路lu工gong作zuo頻pin率lv很hen高gao的de條tiao件jian下xia,基ji本ben隻zhi有you高gao速su的de光guang電dian隔ge離li接jie口kou電dian路lu才cai能neng滿man足zu數shu據ju傳chuan輸shu的de需xu要yao。有you時shi為wei了le實shi現xian高gao電dian壓ya和he大da電dian流liu的de控kong製zhi,我wo們men必bi須xu設she計ji和he使shi用yong光guang隔ge離li接jie口kou電dian路lu來lai連lian接jie如ru上shang所suo述shu的de這zhe些xie低di電dian平ping、小電流的TTL或CMOSdianlu,yinweiguanggelijiekoudeshuruhuiluheshuchuhuiluzhijiankeyichengshoujiqianfutedegaoya,zuyimanzuyibandeyingyongle。ciwai,guanggelijiekoudeshurubufenheshuchubufenbixufenbiecaiyongdulidedianyuan,fouzedehuahaishiyoudianqilianxi,yejiubujiaogelile。
7 線圈耦合接口
它的電氣隔離特性好,但是允許的信號帶寬有限。例如變壓器耦ou合he,它ta的de功gong率lv傳chuan輸shu效xiao率lv是shi非fei常chang高gao的de,輸shu出chu功gong率lv基ji本ben接jie近jin其qi輸shu入ru功gong率lv,因yin此ci,對dui於yu一yi個ge升sheng壓ya變bian壓ya器qi來lai說shuo,它ta可ke以yi有you較jiao高gao的de輸shu出chu電dian壓ya,但dan是shi卻que隻zhi能neng給gei出chu較jiao低di的de電dian流liu。此ci外wai,變bian壓ya器qi的de高gao頻pin和he低di頻pin特te性xing並bing不bu讓rang人ren樂le觀guan,但dan是shi它ta的de最zui大da特te點dian就jiu是shi可ke以yi實shi現xian阻zu抗kang變bian換huan,當dang匹pi配pei得de當dang時shi,負fu載zai可ke以yi獲huo得de足zu夠gou大da的de功gong率lv,因yin此ci,變bian壓ya器qi耦ou合he接jie口kou在zai功gong率lv放fang大da電dian路lu設she計ji中zhong很hen“吃香”。
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