一、逻辑器件总结
TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS逻辑电平
(1)TTL与CMOS的特征比较
(2)阈值定义逻辑电平:
(3)逻辑器件之间的互连
二、逻辑器件分类
三、与逻辑器件相关的案例分析
案例1:逻辑器件驱动能力过强,导致信号振铃
案例二:同一型号逻辑器件的差异PHY配制错误
一、逻辑器件总结
TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS逻辑电平
TTL和CMOS是最常见的逻辑电平,LV_是他们的低电平版本(大概是low volt)。
四个阈值:
CMOS和TTL阈值示意图:
不同的逻辑电平阈值不同,设备可能无法直接相互作用,满足以下条件:
1、发送方V_OH大于接收方V_IH,并且有一定的噪声容量;2.发送方V_OL小于接收方V_IL,并且有一定的噪声容量。
(1)使用电平转换芯片,如74ACT16245可支持TTL和COMS电平的转换
(2)使用OC(集电极开路)门或OD(漏极开路)门 ,如图
(3)高逻辑电平驱动低逻辑电平时,可串联50~330Ω电阻实现转换,如图
二、逻辑器件分类
根据不同:
:TTL特点是速度快、驱动能力强、功耗大。
:由现场效应管组成的集成电路功耗低,集成度高,但驱动能力和速度比Bipolar差。
:两者结合,以CMOS工艺为主,CMOS充当高集成低功耗的核心部分;Biopolar电路作为输入/输出接口,增加其速度快、驱动能力强的优点。
Biopolar和CMOS例如,当温度下降时,许多特性会发生相反的变化,CMOS减少传输延迟,Biopolar随着温度的升高,CMOS增加了设备的传输时间,Biopolar也增大。
三、与逻辑器件相关的案例分析
案例一:逻辑器件驱动能力过强造成信号振铃
:某电平为LVTTL的总线采用74LV16245作为信号驱动器,测试中发现振铃过大,最大过冲达到4.3V,超过负载端器件的最大输入电平要求。
LVT系列驱动能力很强,其I_OL和I_OH分别为64mA\-32mA。优点:传输距离远,驱动强;缺点:驱动太强导致接收端振铃。
案例二:同一型号逻辑器件的差异性导致PHY配制错误
某PHY芯片利用复位信号无效时的上升沿采样数据总线的状态,根据总线信号的逻辑状态来完成。调试时发现偶尔在PHY上电完成后状态出错。
解析: 设计中,复位信号和数据总线分别经过了不同的74LVT164245驱动,通过多次测量抓取出错时的信号时序,发现复位信号沿采样的数据总线信号状态不正确。原因:74LVT164245的传输时延参数t_pd,其最小值是1ns,最大值是4.1ns。