- 相關推薦
混合邏輯電平的接口技術
摘要：介紹了3.3V和5.0V邏輯電平、RS-232C邏輯電平、LVDS信號的電特性，討論了它們相互間的接口技術。在功耗低、體積小的便攜式設備（蜂窩電話、ＰＤＡ、筆記本電腦、數(shù)字相機等）的應用需求驅動下，越來越多的半導體器件采用低電壓設計技術，很多半導體器件制造廠家紛紛推出３．３Ｖ和２．５Ｖ等一系列超低功耗集成電路。這樣使很多低電壓邏輯標準得以廣泛應用。在新一代的銀行終端、教育終端等產品的設計過程中，為了降低成本、保持與終端外設的兼容性，還需要在同一系統(tǒng)中采用許多不同邏輯標準的器件，因此在同一系統(tǒng)中不可避免地存在不同供電電壓的模塊。如何解決不同的邏輯電平信號間的接口問題，就成了硬件工程師面臨的關鍵技術。本文結合ＴＦＴ彩色液晶網絡終端的設計，詳細介紹了幾種邏輯電平信號的接口特性，并討論了它們之間的接口技術。
１ ＤＣ／ＤＣ電源變換
傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如ＬＭ１１７系列都要求輸入電壓比輸出電壓高３Ｖ以上，否則不能正常工作，同時傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器轉換效率低，發(fā)熱量大，所以ＬＭ１１７系列已經不能滿足低功耗小體積的應用系統(tǒng)的電源設計要求。電池供電的便攜式設備，對于電源轉換效率和散熱要求更高，所以必須尋求其他的解決方案。
ＴＦＴ彩色液晶網絡終端主板涉及大量的５．０Ｖ和３．３Ｖ邏輯信號，必須有５．０Ｖ和３．３Ｖ兩個供電模塊。為了與其它系列終端的外置電源兼容，這里采用國家半導體公司的ＬＭ２５７６從１２Ｖ變換到５Ｖ，再采用ＭＩＣＲＥＬ公司的ＭＩＣ５２０７(或Ｌｉｎｅａｒ公司的ＬＴ１０８６)從５Ｖ變換到３．３Ｖ。
ＬＭ２５７６是基于開關電源技術的低電壓輸出單片集成電路，內置５２ｋＨｚ的振蕩電路，僅僅需要４個外圍器件，電源轉換效率高達７７％，輸出電流最大可達３Ａ，發(fā)熱量小,電磁輻射小，可靠性高。
面對低電壓電源的需求，許多電源芯片公司推出了低壓差線性穩(wěn)壓器ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）。這種電源芯片的壓差可以低至０．２Ｖ～１．３Ｖ，可以實現(xiàn)５Ｖ轉３．３Ｖ／２．５Ｖ、３．３Ｖ轉２．５Ｖ／１．８Ｖ等要求。生產ＬＤＯ的公司很多，如ＡＬＰＨＡ、 ＬＴ(Ｌｉｎｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)、ＮＩ(Ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)、ＴＩ等。低壓差線性穩(wěn)壓器ＭＩＣ５２０７特別適合手持的電池供電設備，它有一個與ＣＯＭＳ、ＴＴＬ電平兼容的使能控制引腳，便于關斷電源降低功耗，其外圍電路也特別簡單。
２ 各種邏輯電平信號的電特性
在ＴＦＴ彩色液晶網絡終端系統(tǒng)中，中央處理器Ｉｎｔｅｌ ＰＸＡ２５５的Ｉ／Ｏ端口是３．３Ｖ的ＣＭＯＳ結構；ＵＳＢ Ｈｏｓｔ控制器ＳＬ８１１ＨＳ的Ｉ／Ｏ端口是３．３Ｖ的ＣＭＯＳ結構?熏兼容ＴＴＬ電平；超級Ｉ／Ｏ控制器Ｗ８３９７７ＡＴＦ具有５．０Ｖ ＣＭＯＳ和５．０Ｖ ＴＴＬ兩種 Ｉ／Ｏ端口。它們的電平特性如表１所示。遵守同一邏輯電平標準的不同器件，端口的電特性可能略有不同，即使是同一器件，在不同環(huán)境下表現(xiàn)出的電特性也是不同的，所以在設計電路時，一定要具體情況具體分析。
表１中，ＶＯＨ表示輸出高電平的最小值；ＶＯＬ表示輸出低電平的最大值。表１ＶＩＨ表示輸入高電平的最小值；ＶＩＬ表示輸入低電平的最大值。表１列出了器件的常見電特性，有些集成電路略有差別。
表1 PXA255、SL811HS與W83977ATF I/O端口的電平特性
銀行終端需要外接的串口設備多達８個以上，所以解決ＲＳ－２３２Ｃ串口與３．３Ｖ和５．０Ｖ邏輯電平接口也是ＴＦＴ彩色液晶網絡終端系統(tǒng)的一項重要技術（實達電腦公司有些終端的串口是ＴＴＬ電平）。
ＲＳ－２３２Ｃ標準是美國ＥＩＡ(電子工業(yè)聯(lián)合會)與ＢＥＬＬ等公司一起開發(fā)的、于１９６９年公布的通信協(xié)議，全稱是ＥＩＡ－ＲＳ－２３２Ｃ。它適于數(shù)據傳輸速率在０～２００００ｂｐｓ的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電特性都作了明確規(guī)定。由于通信設備廠商都生產與ＲＳ－２３２Ｃ制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。
ＲＳ－２３２Ｃ采用負邏輯，規(guī)定＋３Ｖ～＋１５Ｖ任意電壓表示邏輯０（或信號有效），－３Ｖ～－１５Ｖ任意電壓表示邏輯１（或信號無效）。
目前生產ＴＦＴ液晶顯示屏的廠家主要有ＬＧ．ＰＨＩＬＩＰＳ、ＳＡＭＳＵＮＧ、ＳＨＡＲＰ、ＮＥＣ等。這些顯示屏，有的是ＴＴＬ電平接口，有的是ＬＶＤＳ接口。使用ＴＴＬ電平接口，其有效距離僅為５０ｃｍ?鴉如果是３．３Ｖ電平，傳輸距離更短。在終端應用中，一般是顯示屏與主機結合為一體，但是也有顯示屏遠離主機的情況，所以這里簡要介紹一下ＬＶＤＳ信號。目前ＬＶＤＳ技術在傳輸距離上有其局限性，一般應用在２０ｍ以下。
ＬＶＤＳ(Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ)是一種小振幅差分信號技術，使用非常低的幅度信號（約３５０ｍＶ）通過一對差分ＰＣＢ走線或平衡電纜傳輸數(shù)據。ＬＶＤＳ在兩個標準中定義：ＩＥＥＥ Ｐ１５９６．３(１９９６年３月通過)，主要面向ＳＣＩ(Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)；ＡＮＳＩ／ＥＩＡ／ＥＩＡ－６４４(１９９５年１１月通過)，主要定義了ＬＶＤＳ的電特性，并建議了６５５Ｍｂｐｓ的最大速率和１．８２３Ｇｂｐｓ的無失真媒質上的理論極限速率。在兩個標準中都指定了與物理媒質無關的特性，這意味著只要媒質在指定的噪聲邊緣和歪斜容忍范圍內發(fā)送信號到接收器，接口都能正常工作。
圖１為ＬＶＤＳ的原理簡圖，其驅動器由一個恒流源（通常為３．５ｍＡ）驅動一對差分信號線組成。在接收端有一個高的直流輸入阻抗（幾乎不會消耗電流），所以幾乎全部的驅動電流將流經１００Ω的終端電阻在接收器輸入端產生約３５０ｍＶ的電壓。當驅動狀態(tài)反轉時，流經電阻的電流方向改變，于是在接收端產生一個有效的“０”
【混合邏輯電平的接口技術】相關文章：
數(shù)字視頻接口-DVI 1.005-31
行政許可概念的邏輯結構06-07
論企業(yè)組織結構分類中的邏輯問題05-28
ISDN網與普通電話接口（POTS）設計05-29
論利益邏輯與思想政治教育價值的生成05-29
司法裁判中法官如何應用經驗法則和邏輯規(guī)則07-31
高職院�；旌蠈W習模式設計與應用探究論文05-03
電壓電流轉換接口AM442原理及應用05-29
財務理論結構的邏輯起點與基本框架芻議06-02