逻辑电平测试器的设计及分析Word文档格式.docx

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Abstract

Whenrepairingtheequipmentsmadeupdigitalintegratedcircuits,weoftenneedtouseamultimeteroroscilloscopetomeasurethelogiclevelinordertoanalyzethereasonsforfailure.Theuseoftheseinstrumentsmakesthemeasuremoreaccurate.Itcanbeusedtomeasurethelevelandtheperiodsofthesignal.butontheonehand,theusermustbewiththeireyeslookingatthescreenofdialmultimeteroroscilloscope,ontheotherhandtheymustfindthetestpoints,soitisveryinconvenience.Withvoicepromptinglogicleveltesterusesvoicetoexpressthelogicofthesignal.thedifferenttoneofvoicetoexpressthehighandlowwillnotdistracttheattentionofuserstoseethescreenofthemultimeteroroscilloscope.

Thetesterusestheamplifierasthevoltageparatortodistinguishthelogiclevel,inaccordancewithhighandlowleveltheaudiocircuitsproducedifferentfrequencysquare-wavetodrivespeakers,sothespeakershavedifferentoutputprompttones.Bysettingthereferencevoltageitcanbemonlyusedtomeasurealotofstandard-levelsuchasTTL,CMOS,LVTTL,LVCMOS.

Keywords:

Amplifier;

Logiclevel;

Test;

Voiceprompt

第一章绪论

随着电子技术和其他高技术的飞速开展，致使工业、农业、科技国防等领域以及人们社会生活发生了令人瞩目的变革。

电子元器件和集成电路的开展，使各种电器，电子仪表设备微型化，多功能化和更加灵活。

随之而来的电路测试和检测问题也应运而生，电平测试器就是在检修数字集成电路时经常用到的工具，人们也时常用万用表和示波器对电平中的故障部位的上下电平进展测量，都不如专用的逻辑电平测试器使用起来方便，快捷，电平测试器可以做成电平测试笔，便于携带和使用，采用声音或光色对电平上下加以提示，使得人们不用盯着显示器读数，直接得到结果。

1.1电平测试仪器及测试技术的开展状况

目前市场中所使用的电平测试仪的性能以向智能化、数字化、操作简单化方向开展。

如GK5110数字电平综合测试仪（高频通道测试仪）是集振荡器、宽频电平表、选频电平表、杂音仪、阻抗表、载波通道自动测试仪、频率计等为一体的多功能仪表。

仪表采用国际先进的双DDS技术、带flashROM的单片机、温补晶振TCXO，以及大规模集成的特殊电路开发成功的智能型、全数字化仪表

。

仪表测量精度高，电平稳定，具有自动量程、自动电平校正、自动快速搜索、近端单机和远端双机同步自动测试，测量结果具有数字和模拟两种指示，数据可存储，并通过RS232接口上传PC机，打印输出。

仪表频率X围200Hz～1700kHz，分辨率1Hz，频率误差±

3×

10-6，适用于平衡和同轴电缆FDM系统以及无线链路和卫星系统的基带电平测量，可广泛用于电力、邮电、铁路、等通信部门。

由于发信的高电平（+18dB）和收信的高电平（+50dB）输入测量，以及输出口的自动保护功能，使仪表特别适用于电力载波、保护设备以及电力线载波通道的测试。

例如高压输电线路、变电站等场所的电力线载波通道进展电平、衰减、串杂音、阻抗等高频参数测试，以及电力通信结合设备高频阻波器、结合滤波器、高频电缆的开通维护测试。

性能及特点：

全数字化，大屏幕高清晰LCD汉字图形显示，菜单式操作。

发信电平-77.9dB～+18dB，具有良好的频响和电平稳定度，输出纯度极高，是理想的高质量信号源。

输出口设有自动保护电路，不会因强信号灌入而损坏输出电路，特别适用于继电保护高频收、发信机测试。

收信电平测量X围+50dB～-100dB，分辨率0.01dB，具有自动量程、自动校正，电平测量稳定，准确度高。

测量结果有数字和模拟棒两种指示。

备有各种输出、输入阻抗，适于与通信设备作终端或跨接测量。

具有dB和dBm两种测量单位，可根据需要切换，直接显示而不用换算。

具有25Hz和1.74kHz两种选频带宽，良好的选择性和极低的固有失真，使电平表不仅作电平和串杂音测量，还可作波形分析。

采用1.74kHz带宽可长期监测线路衡重杂音电平。

“AFC〞功能可全频段跟踪被测信号，自动搜索功能快速准确地搜寻测量未知信号的电平和频率。

近端单机自动环测，远端双机自动同步对测，自动测量载波通道，高频保护通道的电平、衰减、幅频特性、衡重杂音、线路阻抗等高频参数。

且具有RS232串行接口，数据可存储并上传PC机打印输出。

下面介绍一种用频谱分析测量数字信号电平的技术。

在数字电视、数字传输、数据通信中，其信号是采用多种调制方式的数字信号，这时的数字信号电平已不能用一般传统的方法来定度和测量，本文将引入每赫兹带宽功率（dBmV/Hz）法解决数字电平测量

电压是电子学的根本参数，也称电平。

电平和电压是同一个参数，一般来说，它们的区别在于单位不同。

电压是以伏（V）作单位，如V、mV、μV、kV等；

电平是以dB作单位，如dBv、dBmV、dBμV等

电信号的电平，一般都是用正弦波的有效值为基准，以热电偶测量功率来定度它的电压值（电平值），我们也叫做电平（电压）的有效值。

这就是说信号电平和功率之间是以热电偶所产生的热量来联系的。

我们知道，电功率是与信号波形无关的，而对于电平来说，我们所定度的正弦波那一定是无失真正弦波，否那么要引入误差。

为了准确地测量信号的电平，一般正弦波信号不言而喻地用常规电平表示测量有效值，如果是脉冲信号那么一般测量它的峰值。

在电视信号测试中，因为视频信号相当复杂，其信号大小是以行同步脉冲的峰值来定度，因此测定行同步脉冲峰值。

随着数字技术的开展，数字通信、计算机网路，数字电视的开展，各种调制的数字信号出现，它们怎样测量，这是一个非常重要的问题。

目前常见的数字信号有FSK、PSK、ASK、CDMA、TDMA、FDMA、QPSK、QAM等。

从测量的角度来看，无论那种调制数字信号，都可以把它当作在一定带宽内的噪声来对待。

因此，我们用每赫兹功率电平（dBmV/Hz）的概念，将一定带宽的功率来表征信道的功率（dBmV），笔者称为平均功率电平。

像频谱仪通常是测量正弦波的电平有效值，来表征电平

1.2本文的主要工作

本文主要完成的是声调提示的逻辑电平测试器的原理、各单元的电路的设计过程、所用到的电子元器件的介绍。

本文按照不同的内容，分五个章节进展组织。

第一章为绪论，介绍了声调逻辑电平测试器的用途及产生背景，同时给出了目前电平测试仪表的开展状况；

第二章介绍了标准电平，分析了所用电路的根本原理；

第三章详细介绍了各个单元和完整电路的设计过程；

第四章主要介绍Protel软件设计电路原理图；

第五章作了设计结果总结。

第二章声调提示的逻辑电平测试器的原理介绍

2.1常用电平介绍

现在常用的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有一些速度比拟高的LVDS、GTL、PGTL、CML、等，现在下面将对常用的电平标准进展介绍

（1）TTL：

Transistor-TransistorLogic三极管构造。

VCC：

5V；

VOH>

=2.4V；

VOL<

=0.5V；

VIH>

=2V；

VIL<

=0.8V。

因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。

所以后来就把一局部“砍〞掉了。

也就是后面的LVTTL。

LVTT又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL（LowVoltageTTL）。

3.3VLVTTL：

3.3V；

=0.4V；

2.5VLVTTL：

2.5V；

=2.0V；

=0.2V；

=1.7V；

=0.7V。

TTL使用注意：

TTL电平一般过冲都会比拟严重，可能在始端串22欧或33欧电阻；

TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。

要下拉的话应用1k以下电阻下拉。

TTL输出不能驱动CMOS输入

（2）CMOS：

plementaryMetalOxideSemiconductor 

PMOS+NMOS。

=4.45V；

=3.5V；

=1.5V。

相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。

对应3.3VLVTTL，出现了LVCMOS，可以与3.3V的LVTTL直接相互驱动。

3.3VLVCMOS：

=3.2V；

=0.1V；

2.5VLVCMOS：

CMOS使用注意：

CMOS构造内部寄生有可控硅构造，当输入或输入管脚高于VCC一定值（比方一些芯片是0.7V）时，电流足够大的话，可能引起闩锁效应，导致芯片的烧毁。

（3）ECL：

EmitterCoupledLogic发射极耦合逻辑电路（差分构造）

VCC=0V；

VEE：

-5.2V；

VOH=-0.88V；

VOL=-1.72V；

VIH=-1.24V；

VIL=-1.36V。

速度快，驱动能力强，噪声小，很容易到达几百M的应用。

但是功耗大，需要负电源。

为简化电源，出现了PECL（ECL构造，改用正电压供电）和LVPECL。

（4）PECL：

Pseudo/PositiveECL

VCC=5