《检测与控制技术》课件第4章.ppt

4.3.3电平转换接口1.TTL与HTL电平转换接口HTL电路即高阈值逻辑集成电路，因为它的阈值电压比较高（一般在7～8V），所以噪声容限比较大，抗干扰能力较强。但是，因它的输入部分是二极管结构，所以速度比较低。因此，这种数字集成电路适宜于对速度要求不高但要求具有高可靠性的场合。HTL电路的输出高电平UOH一般大于11.5V，输出低电平UOL≤1.5V，输入短路电流IIS≤1.5mA，输入漏电流IIH≤6μA，空载导通电流IEI≤6mA。1）TTL→HTL电平转换利用电平转换器CH2017可完成TTL→HTL电平转换。因为CH2017的每路输出能驱动8～10个HTL标准门负载，其工作电源电压为15(1±10％)V，逻辑关系为反相器（即Y＝A）。CH2017芯片内部集成有六个反相器，输出高电平UOH≥11.5V，输出低电平UOL≤1.5V。2）HTL→TTL电平转换HTL→TTL电平转换采用CH2016实现。因为CH2016使用两种电源（UCC1＝15(1±10％)V，UCC2＝5(1±10％)V），逻辑关系为反相器（即Y＝A），输出高电平UOH≥3V，输出低电平UOL≤0.4V，CH2016的每路输出能驱动8～10个标准TTL门负载。HTL与TTL逻辑电平之间进行接口时，最简单的方法是采用电平转换器，如图4-27所示。图4-27HTL电平与TTL电平转换接口除上述采用电平转换器的办法之外，若HTL门电路为集电极开路（OC门）型，则可直接驱动TTL电路；若要求HTL电路驱动大量的TTL电路，则必须使用晶体管电路，如图4-28所示。图中的功率开关晶体管V2可驱动100个TTL门。同样，也可直接采用耐压高于＋15V的集电极开路TTL门（OC门）电路来直接驱动HTL电路。对于多个HTL门的驱动情况，也可用晶体管驱动方式，如图4-29所示。图4-28采用晶体管的HTL→TTL电平转换接口图4-29采用晶体管的TTL→HTL电平转换接口2.TTL与ECL电平转换接口ECL集成电路即发射极耦合逻辑集成电路，是一种非饱和型数字逻辑电路，消除了影响提高速度的晶体管存储时间，因此速度很快。由于ECL电路具有速度快、逻辑功能强、扇出能力强、噪声低、引线串扰小和自带参考源等优点，已被广泛应用于数字通信、高精度测试设备和频率合成等各个方面。ECL电路的逻辑高电平UOH＝UCC-0.9V＝-0.9，逻辑低电平UOL＝UCC-1.7V＝-1.7V。1）TTL→ECL电平转换利用集成芯片CE1024即可完成从TTL电平向ECL电平的转换。2）ECL→TTL电平转换ECL→TTL电平转换采用CE10125实现，CE10125内含4路ECL→TTL电平转换电路，具有差分输入和抑制±1V共模干扰的能力。如果有某路不用时，须将其一个输入端接到VBB（参考电压）端上，以保证电路工作的稳定性。如果ECL和TTL均使用＋5V单供电电源，则可采用分立元件来实现二者之间的接口，如图4-30所示。其中图4-30（a）为ECL→TTL电平转换电路，图4-30（b）为TTL→ECL电平转换电路。图中的CE10109为4/5输入双逻辑或/或非门电路，引脚4～7为4输入或/或非门的输入端，引脚2为逻辑或输出端，引脚3为逻辑或非输出端；引脚9～13为5输入或/或非门的输入端，引脚15为逻辑或输出端，引脚14为逻辑或非输出端。图4-30TTL电平与ECL电平转换电路（a）ECL→TTL电平转换；（b）TTL→ECL电平转换3.TTL与CMOS电平转换接口CMOS电路即互补对称金属氧化物半导体集成电路，具有功耗低、工作电源电压范围宽、抗干扰能力强，逻辑摆幅大以及输入阻抗高、扇出能力强、噪声容限宽等特点，目前在许多地方，特别是要求低功耗的场合得到了极为广泛的应用。CMOS电路的逻辑高电平接近于电源电压，逻辑低电平接近于0V。对于CMOS反相器，当供电电源电压为5V时，逻辑低电平最大值为0.05V，逻辑高电平最小值为4.95V；对于带缓冲门的CMOS电路，当供电电源电压为5V时，输入低电平UIL≤1.5V，输入高电平UIH≥3.5V；对于不带缓冲门的CMOS门电路，输入低电平UIL≤1V，输入高电平UIH≥4V。1）TTL→CMOS电平转换由于TTL电路输出高电平的规范值为2.4V，当电源电压为5V时，CMOS电路输入高电平UIH≤3.5V，这样就造成了TTL与CMOS电路接口上的困难。解决的办法是在TTL电路输出端与电源之间接一个上拉电阻R，如图4-31所示。图4-31TTL→CMOS电平转换接口