RS23RS485RS422电平及常见逻辑电平标准.docx
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RS23RS485RS422电平及常见逻辑电平标准
RS232、RS485、RS422电平，及常见逻辑电平标准
RS232电平或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口〔RS232〕的电平，采用负逻辑，
－15v~－3v代表1
＋3v~＋15v代表0
RS485电平和RS422电平由于两者均采用差分传输〔平衡传输〕的方式，所以他们的电平方式，一般有两个引脚A,B
发送端AB间的电压差
＋2～＋6v1
－2～－6v 0
接收端AB间的电压差
大于＋200mv 1
小于－200mv0
定义逻辑1为B>A的状态
定义逻辑0为A>B的状态
AB之间的电压差不小于200mv
一对一的接头的情况下
RS232可做到双向传输，全双工通讯 最高传输速率20kbps
422 只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps
485 双向传输，半双工通讯,最高传输速率10Mbps
常见逻辑电平标准
下面总结一下各电平标准。
和新手以及有需要的人共享一下^_^.
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、HSTL、SSTL等。
下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用考前须知。
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。
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL（LowVoltageTTL）。
3.3VLVTTL：
Vcc：
3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5VLVTTL：
Vcc：
2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
更低的LVTTL不常用就先不讲了。
多用在处理器等高速芯片，使用时查看芯片手册就OK了。
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。
CMOS：
plementaryMetalOxideSemiconductor PMOS+NMOS。
Vcc：
5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=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：
Vcc：
3.3V；VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7V。
2.5VLVCMOS：
Vcc：
2.5V；VOH>=2V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
CMOS使用注意：
CMOS构造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。
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。
PECL：
Pseudo/PositiveECL
Vcc=5V；VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64V
LVPELC：
LowVoltagePECL
Vcc=3.3V；VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V
ECL、PECL、LVPECL使用注意：
不同电平不能直接驱动。
中间可用交流耦合、电阻网络或专用芯片进展转换。
以上三种均为射随输出构造，必须有电阻拉到一个直流偏置电压。
（如多用于时钟的LVPECL：
直流匹配时用130欧上拉，同时用82欧下拉；交流匹配时用82欧上拉，同时用130欧下拉。
但两种方式工作后直流电平都在1.95V左右。
）
前面的电平标准摆幅都比拟大，为降低电磁辐射，同时提高开关速度又推出LVDS电平标准。
LVDS：
LowVoltageDifferentialSignaling
差分对输入输出，部有一个恒流源3.5-4mA，在差分线上改变方向来表示0和1。
通过外部的100欧匹配电阻（并在差分线上靠近接收端）转换为±350mV的差分电平。
LVDS使用注意：
可以到达600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长，差最好不超过10mil（0.25mm）。
100欧电阻离接收端距离不能超过500mil，最好控制在300mil以。
下面的电平用的可能不是很多，篇幅关系，只简单做一下介绍。
如果感兴趣的话可以联系我。
CML：
是部做好匹配的一种电路，不需再进展匹配。
三极管构造，也是差分线，速度能到达3G以上。
只能点对点传输。
GTL：
类似CMOS的一种构造，输入为比拟器构造，比拟器一端接参考电平，另一端接输入信号。
1.2V电源供电。
Vcc=1.2V；VOH>=1.1V；VOL<=0.4V；VIH>=0.85V；VIL<=0.75V
PGTL/GTL+：
Vcc=1.5V；VOH>=1.4V；VOL<=0.46V；VIH>=1.2V；VIL<=0.8V
HSTL是主要用于QDR存储器的一种电平标准：
一般有V¬CCIO=1.8V和V¬¬CCIO=1.5V。
和上面的GTL相似，输入为输入为比拟器构造，比拟器一端接参考电平（VCCIO/2），另一端接输入信号。
对参考电平要求比拟高（1%精度）。
SSTL主要用于DDR存储器。
和HSTL根本一样。
V¬¬CCIO=2.5V，输入为输入为比拟器构造，比拟器一端接参考电平1.25V，另一端接输入信号。
对参考电平要求比拟高（1%精度）。
HSTL和SSTL大多用在300M以下。
RS232和RS485根本和大家比拟熟了，只简单提一下：
RS232采用±12-15V供电，我们电脑后面的串口即为RS232标准。
+12V表示0，-12V表示1。
可以用MAX3232等专用芯片转换，也可以用两个三极管加一些外围电路进展反相和电压匹配。
RS485是一种差分构造，相对RS232有更高的抗干扰能力。
传输距离可以到达上千米。
TTL电平和CMOS电平详解
1，TTL电平：
输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：
输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2，CMOS电平：
1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3，电平转换电路：
因为TTL和S的上下电平的值不一样〔ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v〕，所以互相连接时需要电平的转换：
就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
哈哈
4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为上下电平用。
否那么它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5，TTL和S电路比拟：
1〕TTL电路是电流控制器件，而s电路是电压控制器件。
2〕TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5-10ns），但是功耗大。
S电路的速度慢，传输延迟时间长（25-50ns）,但功耗低。
S电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3〕S电路的锁定效应：
S电路由于输入太大的电流，部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。
这种效应就是锁定效应。
当产生锁定效应时，S的部电流能到达40mA以上，很容易烧毁芯片。
防御措施：
1〕在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。
2〕芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。
3〕在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。
4〕当系统由几个电源分别供电时，开关要按以下顺序：
开启时，先开启S电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭S
电路的电源。
6，S电路的使用考前须知
1〕S电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。
所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。
2〕输入端接低组的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之。
3〕当接长信号传输线时，在S电路端接匹配电阻。
4〕当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。
电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。
5〕S的输入电流超过1mA，就有可能烧坏S。
7，TTL门电路中输入端负载特性〔输入端带电阻特殊情况的处理〕：
1〕悬空时相当于输入端接高电平。
因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。
2〕在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。
因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，
它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。
这个一定要注意。
S门电路就不用考虑这些了。
8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。
OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢？
那是因为当三机管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0，而是约0。
而这个就是漏电流。
开漏输出：
OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。
它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。
所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。
OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。
因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。
所以推挽就是图腾。
一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA
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