“ H a l l o w e e n ”
013 期 | 2015.10.31
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导读|“电平”就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。这里的电量自然指“电功率”、“电压”、“电流”并将倍数化为对数，用“分贝”表示，记作“dB”。分别记作：10lg(P2/P1)、20lg(U2/U1)、20lg(I2/I1)上式中P、U、I分别是电功率、电压、电流。 使用“dB”有两个好处：一是读写、计算方便。如多级放大器的总放大倍数为各级放大倍数相乘，用分贝则可改用相加。二是能如实地反映人对声音的感觉。实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍。即人耳听觉与声音功率分贝数成正比。
简介
人们在初学“电平”的时候，往往把抽象的电学概念用水的具体现象进行比喻。如水流比电流、水压似电压、水阻喻电阻。解释“电平”不妨如法炮制。我们说的“水平”，词典中解释与水平面平行、或在某方面达到一定高度，引申指事物在同等条件下的比较结论。如人们常说到张某工作很有水平、李某办事水平很差。这样的话都知其含义所在。即指“张某”与“李某”相比而言。故借“水平”来比喻“电平”能使人便于理解。
定义
相关概念的定义
要了解逻辑电平的内容，首先要知道以下几个概念的含义：
1：输入高电压（Vih）： 保证逻辑门的输入为高电平时所允许的*小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则认为输入电平为高电平。
2：输入低电压（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的*大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。
3：输出高电压（Voh）：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的*小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。
4：输出低电压（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的*大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。
5：阈值电平电压(Vt)： 数字电路芯片都存在一个阈值电压，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于输入高电压和输入低电压之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平电压，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输出，则必须要求输出高电压> 输入高电压，输出低电压<输入低电压，而如果输入电压在阈值上下，也就是Vil～Vih这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。
参数间关系
对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：
Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。
6：Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。
7：Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。
8：Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。
9：Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。
门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路（OC）、漏极开路（OD）、发射极开路（OE），使用时应审查是否接上拉电阻（OC、OD门）或下拉电阻（OE门），以及电阻阻值是否合适。
电阻值条件
对于集电极开路（OC）门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：
（1）： RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh+m*Iih）
（2）：RL > （VCC－Vol）/（Iol+m*Iil）
其中n：线与的开路门数；m：被驱动的输入端数。
常用
·逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。
·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列（5V TTL和5V CMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。
·5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。
·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。
·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。
·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。
·RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。
一点补充：RS-232C采用的是负逻辑，即逻辑“1”：－5V至－15V； 逻辑“0”：+5V至+15V。
而CMOS电平为：逻辑“1”：4.99V~5V； 逻辑“0”：0V~0.01V；
TTL电平为：逻辑“1“：2.4v~5V；逻辑“0”：0V~0.4V。
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