FPGA中的I/O电平研究

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FPGA中的I/O电平研究

2024-04-06 16:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

fpga的I/O可以配置成匹配各种标准的电平,为此需要来梳理一下常用的电平标准(一些概念来源于网络)。

一 TTL

     TTL 集成电路的主要型式为晶体管-晶体管逻辑门(transistor-transistor logic gate),TTL 大部分都采用 5V 电源。             1.输出高电平 Uoh 和输出低电平 Uol                      Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V               2.输入高电平和输入低电平                     Uih≥2.0V,Uil≤0.8V

二.CMOS       CMOS 电路是电压控制器件,输入电阻极大,对于干扰信号十分敏感,因此不用的输入端不应开路,接到地或者电源上。CMOS 电路的优点是噪声容限较宽,静态功耗很小。       1.输出高电平 Uoh 和输出低电平 Uol            Uoh≈VCC,Uol≈GND       2.输入高电平 Uoh 和输入低电平 Uol            Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC (VCC 为电源电压,GND 为地) 从上面可以看出: 在同样 5V 电源电压情况下,COMS 电路可以直接驱动 TTL,因为 CMOS的输出高电平大于 2.0V,输出低电平小于 0.8V;而 TTL 电路则不能直接驱动 CMOS电路,TTL 的输出高电平为大于 2.4V,如果落在 2.4V~3.5V 之间,则 CMOS 电路就不能检测到高电平,低电平小于 0.4V 满足要求,所以在 TTL 电路驱动 COMS 电路时需要加上拉电阻。如果出现不同电压电源的情况,也可以通过上面的方法进行判断。 如果电路中出现 3.3V 的 COMS 电路去驱动 5V CMOS 电路的情况,如 3.3V单片机去驱动 74HC,这种情况有以下几种方法解决,最简单的就是直接将 74HC换成 74HCT(74 系列的输入输出在下面有介绍)的芯片,因为 3.3V CMOS 可以直接驱动 5V 的TTL 电路;或者加电压转换芯片;还有就是把单片机的 I/O 口设为开漏,然后加上拉电阻到 5V,这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小,以保证信号的上升沿时间。

三 RS232

       RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据(信息码):逻辑“1”(传号)的电平低于-3V,逻辑“0”(空号)的电平高于+3V;对于控制信号;接通状态(ON)即信号有效的电平高于+3V,断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V,也就是当传输电平的绝对值大于3V时,电路可以有效地检查出来,介于-3~+3V之间的电压无意义,低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义,因此,实际工作时,应保证电平在±(3~15)V之间。

 

还有一些LVTTL就是在TLL基础上将VCC降低,以达到降低功耗等目的。



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