| 我們知道，在電路系統的各個(gè)子模塊進(jìn)行數據交換時(shí)可能會(huì )存在一些問(wèn)題導致信號無(wú)法正常、高質(zhì)量地“流通”，例如有時(shí)電路子模塊各自的工作時(shí)序有偏差(如CPU與外設)或者各自的信號類(lèi)型不一致(如傳感器檢測光信號)等，這時(shí)我們應該考慮通過(guò)相應的接口方式來(lái)很好地處理這個(gè)問(wèn)題。
下面就電路設計中7個(gè)常用的接口類(lèi)型的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明一下：
1TTL電平接口
這個(gè)接口類(lèi)型基本是老生常談的吧，從上大學(xué)學(xué)習模擬電路、數字電路開(kāi)始，對于一般的電路設計，TTL電平接口基本就脫不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以?xún)�，這是由于BJT的輸入端存在幾個(gè)pF的輸入電容的緣故(構成一個(gè)LPF)，輸入信號超過(guò)一定頻率的話(huà)，信號就將“丟失”。它的驅動(dòng)能力一般最大為幾十個(gè)毫安。正常工作的信號電壓一般較高，要是把它和信號電壓較低的ECL電路接近時(shí)會(huì )產(chǎn)生比較明顯的串擾問(wèn)題。
2 CMOS電平接口
我們對它也不陌生，也是經(jīng)常和它打交道了，一些關(guān)于CMOS的半導體特性在這里就不必啰嗦了。許多人都知道的是，正常情況下CMOS的功耗和抗干擾能力遠優(yōu)于TTL。但是!鮮為人知的是，在高轉換頻率時(shí)，CMOS系列實(shí)際上卻比TTL消耗更多的功率，至于為什么是這樣，請去問(wèn)半導體物理理論吧。由于CMOS的工作電壓目前已經(jīng)可以很小了，有的FPGA內核工作電壓甚至接近1.5V，這樣就使得電平之間的噪聲容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于電壓波動(dòng)而引發(fā)的信號判斷錯誤。眾所周知，CMOS電路的輸入阻抗是很高的，因此，它的耦合電容容量可以很小，而不需要使用大的電解電容器了。由于CMOS電路通常驅動(dòng)能力較弱，所以必須先進(jìn)行TTL轉換后再驅動(dòng)ECL電路。此外，設計CMOS接口電路時(shí)，要注意避免容性負載過(guò)重，否則的話(huà)會(huì )使得上升時(shí)間變慢，而且驅動(dòng)器件的功耗也將增加(因為容性負載并不耗費功率)。
3ECL電平接口
這可是計算機系統內部的老朋友啊!因為它的速度“跑”得夠快，甚至可以跑到幾百MHz!這是由于ECL內部的BJT在導通時(shí)并沒(méi)有處于飽和狀態(tài)，這樣就可以減少BJT的導通和截止時(shí)間，工作速度自然也就可以提上去了。But，這是要付出代價(jià)的!它的致命傷：功耗較大!它引發(fā)的EMI問(wèn)題也就值得考慮了，抗干擾能力也就好不到哪去了，要是誰(shuí)能夠折中好這兩點(diǎn)因素的話(huà)，那么他(她)就該發(fā)大財了。還有要注意的是，一般ECL集成電路是需要負電源供電的，也就是說(shuō)它的輸出電壓為負值，這時(shí)就需要專(zhuān)門(mén)的電平移動(dòng)電路了。
4RS-232電平接口
玩電子技術(shù)的基本沒(méi)有誰(shuí)不知道它的了(除非他或她只是電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的“門(mén)外漢”)。它是低速串行通信接口標準，要注意的是，它的電平標準有點(diǎn)“反�！保焊唠娖綖�-12V，而低電平為+12V。So，當我們試圖通過(guò)計算機與外設進(jìn)行通信時(shí)，一個(gè)電平轉換芯片MAX232自然是少不了的了。但是我們得清醒地意識到它的一些缺點(diǎn)，例如數據傳輸速度還是比較慢、傳輸距離也較短等。
5差分平衡電平接口
它是用一對接線(xiàn)端A和B的相對輸出電壓(uA-uB)來(lái)表示信號的，一般情況下，這個(gè)差分信號會(huì )在信號傳輸時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)復雜的噪聲環(huán)境，導致兩根線(xiàn)上都產(chǎn)生基本上相同數量的噪聲，而在接收端將會(huì )把噪聲的能量給抵消掉，因此它能夠實(shí)現較遠距離、較高速率的傳輸。工業(yè)上常用的RS-485接口采用的就是差分傳輸方式，它具有很好的抗共模干擾能力。
6光隔離接口
光電耦合是以光信號為媒介來(lái)實(shí)現電信號的耦合和傳遞的，它的“好處”就是能夠實(shí)現電氣隔離，因此它有出色的抗干擾能力。在電路工作頻率很高的條件下，基本只有高速的光電隔離接口電路才能滿(mǎn)足數據傳輸的需要。有時(shí)為了實(shí)現高電壓和大電流的控制，我們必須設計和使用光隔離接口電路來(lái)連接如上所述的這些低電平、小電流的TTL或CMOS電路，因為光隔離接口的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏特的高壓，足以滿(mǎn)足一般的應用了。此外，光隔離接口的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源，否則的話(huà)還是有電氣聯(lián)系，也就不叫隔離了。
7.線(xiàn)圈耦合接口
它的電氣隔離特性好，但是允許的信號帶寬有限。例如變壓器耦合，它的功率傳輸效率是非常高的，輸出功率基本接近其輸入功率，因此，對于一個(gè)升壓變壓器來(lái)說(shuō)，它可以有較高的輸出電壓，但是卻只能給出較低的電流。此外，變壓器的高頻和低頻特性并不讓人樂(lè )觀(guān)，但是它的最大特點(diǎn)就是可以實(shí)現阻抗變換，當匹配得當時(shí)，負載可以獲得足夠大的功率，因此，變壓器耦合接口在功率放大電路設計中很“吃香”。 |
