电路设计中7个常用的接口类型

工控维修那些事儿 2018-01-15 07:08 次阅读

我们知道,在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”,例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差(如CPU与外设)或者各自的信号类型不一致(如传感器检测光信号)等,这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。

下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下:

1TTL电平接口

这个接口类型基本是老生常谈的吧,从上大学学习模拟电路、数字电路开始,对于一般的电路设计,TTL电平接口基本就脱不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以内,这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故(构成一个LPF),输入信号超过一定频率的话,信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高,要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。

2 CMOS电平接口

我们对它也不陌生,也是经常和它打交道了,一些关于CMOS的半导体特性在这里就不必啰嗦了。许多人都知道的是,正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。但是!鲜为人知的是,在高转换频率时,CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率,至于为什么是这样,请去问半导体物理理论吧。由于CMOS的工作电压目前已经可以很小了,有的FPGA内核工作电压甚至接近1.5V,这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多,因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。众所周知,CMOS电路的输入阻抗是很高的,因此,它的耦合电容容量可以很小,而不需要使用大的电解电容器了。由于CMOS电路通常驱动能力较弱,所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。此外,设计CMOS接口电路时,要注意避免容性负载过重,否则的话会使得上升时间变慢,而且驱动器件的功耗也将增加(因为容性负载并不耗费功率)。

3ECL电平接口

这可是计算机系统内部的老朋友啊!因为它的速度“跑”得够快,甚至可以跑到几百MHz!这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态,这样就可以减少BJT的导通和截止时间,工作速度自然也就可以提上去了。But,这是要付出代价的!它的致命伤:功耗较大!它引发的EMI问题也就值得考虑了,抗干扰能力也就好不到哪去了,要是谁能够折中好这两点因素的话,那么他(她)就该发大财了。还有要注意的是,一般ECL集成电路是需要负电源供电的,也就是说它的输出电压为负值,这时就需要专门的电平移动电路了。

4RS-232电平接口

玩电子技术的基本没有谁不知道它的了(除非他或她只是电子技术专业的“门外汉”)。它是低速串行通信接口标准,要注意的是,它的电平标准有点“反常”:高电平为-12V,而低电平为+12V。So,当我们试图通过计算机与外设进行通信时,一个电平转换芯片MAX232自然是少不了的了。但是我们得清醒地意识到它的一些缺点,例如数据传输速度还是比较慢、传输距离也较短等。

5差分平衡电平接口

它是用一对接线端A和B的相对输出电压(uA-uB)来表示信号的,一般情况下,这个差分信号会在信号传输时经过一个复杂的噪声环境,导致两根线上都产生基本上相同数量的噪声,而在接收端将会把噪声的能量给抵消掉,因此它能够实现较远距离、较高速率的传输。工业上常用的RS-485接口采用的就是差分传输方式,它具有很好的抗共模干扰能力。

6光隔离接口

光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的,它的“好处”就是能够实现电气隔离,因此它有出色的抗干扰能力。在电路工作频率很高的条件下,基本只有高速的光电隔离接口电路才能满足数据传输的需要。有时为了实现高电压和大电流的控制,我们必须设计和使用光隔离接口电路来连接如上所述的这些低电平、小电流的TTL或CMOS电路,因为光隔离接口的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏特的高压,足以满足一般的应用了。此外,光隔离接口的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,否则的话还是有电气联系,也就不叫隔离了。

7.线圈耦合接口

它的电气隔离特性好,但是允许的信号带宽有限。例如变压器耦合,它的功率传输效率是非常高的,输出功率基本接近其输入功率,因此,对于一个升压变压器来说,它可以有较高的输出电压,但是却只能给出较低的电流。此外,变压器的高频和低频特性并不让人乐观,但是它的最大特点就是可以实现阻抗变换,当匹配得当时,负载可以获得足够大的功率,因此,变压器耦合接口在功率放大电路设计中很“吃香”。


工控维修那些事儿 技术专区

原文标题:详细解读电路中的7个常用接口类型

文章出处:【微信号:pcb_repaired,微信公众号:工控维修那些事儿】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

解决串行接口中的信号完整性问题

一直以来,信号完整性都是模拟工程师考虑的问题,但是随着串行数据链接的传输速率向GHz级发展,数字硬件....

发表于 02-10 16:39 次阅读 0条评论
解决串行接口中的信号完整性问题

基于FPGA的实时视频图像采集处理系统

设计了一种基于FPGA的实时视频图像采集处理电路系统。采用FPGA作为整个系统的控制和图像数据处理中....

发表于 02-10 02:43 次阅读 0条评论
基于FPGA的实时视频图像采集处理系统

CMOS制程毫米波雷达何时能够普及?中国厂商又如何抢夺市场?

作为汽车ADAS系统的重要传感器,77GHz 毫米波雷达 未来将替代24GHz成为主流,并且朝着79....

发表于 02-08 07:07 次阅读 0条评论
CMOS制程毫米波雷达何时能够普及?中国厂商又如何抢夺市场?

基于S3C2410的串行外围设备接口SPI实现数据采集设计

串行外围设备 接口 SPI (serial peripheral interface)总线技术是Mo....

发表于 02-07 09:16 次阅读 0条评论
基于S3C2410的串行外围设备接口SPI实现数据采集设计

几种接口的常用保护电路介绍

POS机按机型可分为手持POS机、台式POS机、移动手机POS机。手持POS机又叫移动的销售点,是一....

发表于 02-06 12:20 次阅读 0条评论
几种接口的常用保护电路介绍

SAMD11板卡学习:D11板卡与D10 的Xplain mini板卡芯片比较说明

拿到板子,可以看到板子很小,还不足一个名片的大小,但是却把适当的接口和外设引了出来,并且集成了EDB....

的头像 社区化 发表于 02-01 05:03 次阅读 0条评论
SAMD11板卡学习:D11板卡与D10 的Xplain mini板卡芯片比较说明

使用OptoLyzer_MOCCA_FD进行CAN FD测试和模拟

Microchip Technology Inc. 车载信息娱乐系统解决方案部 资深技术销售和产品营....

发表于 02-20 20:08 次阅读 0条评论
使用OptoLyzer_MOCCA_FD进行CAN FD测试和模拟

三重富士通半导体股份有限公司推出55nm CMOS毫米波制程设计套件

上海,2018年1月29日 – 三重富士通半导体股份有限公(以下简称“三重富士通半导体”)与富士通研....

的头像 人间烟火123 发表于 01-30 12:22 次阅读 0条评论
三重富士通半导体股份有限公司推出55nm CMOS毫米波制程设计套件

对USB驱动的简单解析

USB的硬件十分简单,一共就四根线,一共电源一共地,还有两根数据线。这区区四根线看似简单,作用不可小....

的头像 嵌入式ARM 发表于 01-27 10:49 次阅读 0条评论
对USB驱动的简单解析

基于FPGA及嵌入式CPU 的TFT-LCD接口设计

随着电子技术的飞速发展,TFT-LCD作为在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上....

发表于 01-23 16:16 次阅读 0条评论
基于FPGA及嵌入式CPU 的TFT-LCD接口设计

基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统的实现方案

随着技术与工艺的发展,CMOS图像传感器不仅在噪声上得到了有效改善,而且分辨率也得到了明显提高。CM....

发表于 01-23 16:12 次阅读 0条评论
基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统的实现方案

如何理解软件设计原则和面向接口编程的开发思想

面向通用接口的编程,虽然面向接口的编程简单易懂,但无法做到最大程度上地重用应用程序,这是导致软件开发....

的头像 周立功单片机 发表于 01-22 09:11 次阅读 0条评论
如何理解软件设计原则和面向接口编程的开发思想

温度传感器通用接口应用案例分析

对AMetal框架进行了详细介绍,通过阅读这本书,你可以学到高度复用的软件设计原则和面向接口编程的开....

的头像 周立功单片机 发表于 01-19 10:14 次阅读 0条评论
温度传感器通用接口应用案例分析

CCD与CMOS技术,这些是你所不了解的!

在工业应用中成像系统的广泛采用持续扩展,不仅由新的影像感测器技术和产品的开发所推动,还由支援平台的进....

发表于 01-19 09:21 次阅读 0条评论
CCD与CMOS技术,这些是你所不了解的!

基于DCS系统6种常见故障的深度解析

dcs维护内容多且复杂,所以在出现故障的时候,容易没有头绪。一般常见故障,可以从以下6个方向入手。

的头像 工控资料窝 发表于 01-15 16:34 次阅读 0条评论
基于DCS系统6种常见故障的深度解析

基于74HC138的简单解析

74HC138是一款高速CMOS器件,74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列。

的头像 畅学单片机 发表于 01-12 17:27 次阅读 0条评论
基于74HC138的简单解析

带隙基准电路_cmos无运放带隙基准源

本文为大家介绍一个cmos无运放带隙基准源电路。

发表于 01-11 16:52 次阅读 0条评论
带隙基准电路_cmos无运放带隙基准源

从硬件选择、工业机器人与CNC数控机床接口定义等方面介绍两者集成步骤

本文从硬件的选择、工业机器人与CNC数控机床的接口定义等方面,介绍了两者集成的步骤,同时介绍了集成上....

的头像 工业机器人 发表于 01-11 09:48 次阅读 0条评论
从硬件选择、工业机器人与CNC数控机床接口定义等方面介绍两者集成步骤

安森美半导体AR0430图像传感器获2018 CES创新大奖

据报道,安森美半导体MOS数字图像传感器面向IoT、AR/VR和安防摄像机等应用,荣获2018 CE....

的头像 人间烟火123 发表于 01-10 16:36 次阅读 0条评论
安森美半导体AR0430图像传感器获2018 CES创新大奖

通嘉推出最新电源方案 获得Qualcomm QC 4.0认证

在电源管理领域拥有丰富经验的通嘉科技(TAIEX:3588),于2018年1月正式宣布对45W NB....

发表于 01-10 10:30 次阅读 0条评论
通嘉推出最新电源方案 获得Qualcomm QC 4.0认证