1 简介

电路设计中，经常遇到各种不相同的逻辑电平。常见的逻辑电平如下：TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有一些速度比较高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。

2 电平说明

TTL电平

TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构，属于电流控制型。TTL电平常用的一般分为2种，分别是3.3V和5V，3.3V还是5V的TTL的VIH/VIL与VOH/VOL都是一样的。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +2.0 V	≤ +0.8 V
OUTPUT	≥ +2.4 V	≤ +0.5 V

由于2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。

LVTTL电平

LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。

3.3V LVTTL:

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +2.0 V	≤ +0.8 V
OUTPUT	≥ +2.4 V	≤ +0.4 V

2.5V LVTTL:

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +1.7 V	≤ +0.70 V
OUTPUT	≥ +2.0 V	≤ +0.42V

TTL使用注意：TTL电平一般过冲都会比较严重，可能在始端串22欧或33欧电阻；TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。要下拉的话应用1k以下电阻下拉，TTL输出不能驱动CMOS输入。

COMS电平

COMS：Complementary Metal Oxide SemiconductorPMOS+NMOS，属于电压控制型。MOS使用注意：CMOS结构内部寄生有可控硅结构，当输入或输入管脚高于VCC一定值(比如一些芯片是0.7V)时，电流足够大的话，可能引起闩锁效应，导致芯片的烧毁。相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。对应3.3V LVTTL，出现了LVCMOS，可以与3.3V的LVTTL直接相互驱动，主要有5V、3.3V和2.5V三种。

5V LVTTL:

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +3.5 V	≤ +0.7 V
OUTPUT	≥ +4.45 V	≤ +0.5 V

3.3V LVTTL:

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +2.0 V	≤ +0.7 V
OUTPUT	≥ +3.2 V	≤ +0.1V

2.5V LVTTL:

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +1.7 V	≤ +0.7 V
OUTPUT	≥ +2.0 V	≤ +0.1V

ECL

ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路(差分结构)
说明：Vcc=0V；Vee：-5.2V。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ -1.24 V	≤ -1.36 V
OUTPUT	≥ -0.88 V	≤ -1.72V

速度快，驱动能力强，噪声小，很容易达到几百M的应用。但是功耗大，需要负电源。为简化电源，出现了PECL(ECL结构，改用正电压供电)和LVPECL。

PECL

PECL：Pseudo/Positive ECL

说明：Vcc=5V。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +3.78 V	≤ +3.62 V
OUTPUT	≥ +4.12 V	≤ +3.28V

LVPELC

LVPELC：Low Voltage PECL

说明：Vcc=3.3V。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +2.06 V	≤ +1.94 V
OUTPUT	≥ +2.42 V	≤ +1.58V

ECL、 PECL、LVPECL使用注意：不同电平不能直接驱动。中间可用交流耦合、电阻网络或专用芯片进行转换。以上三种均为射随输出结构，必须有电阻拉到一个直流偏置电压。(如多用于时钟的LVPECL：直流匹配时用130欧上拉，同时用82欧下拉；交流匹配时用82欧上拉，同时用130欧下拉。但两种方式工作后直流电平都在1.95V左右。)

LVDS电平

LVDS：Low Voltage Differential Signaling。前面的电平标准摆幅都比较大，为降低电磁辐射，同时提高开关速度又推出LVDS电平标准。差分对输入输出，内部有一个恒流源3.5-4mA，在差分线上改变方向来表示0和1。通过外部的100欧匹配电阻(并在差分线上靠近接收端)转换为±350mV的差分电平，中心电平一般在1.2V左右。LVDS使用注意：可以达到600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长，差最好不超过10mil(0.25mm)。100欧电阻离接收端距离不能超过500mil，最好控制在300mil内。

CML电平

CML：是内部做好匹配的一种电路，不需再进行匹配。三极管结构，也是差分线，速度能达到3G以上。只能点对点传输。

GTL电平

GTL：类似CMOS的一种结构，输入为比较器结构，比较器一端接参考电平，另一端接输入信号。1.2V电源供电。
说明：Vcc=1.2V。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +0.85 V	≤ +0.75 V
OUTPUT	≥ +1.1 V	≤ +0.40 V

PGTL/GTL+：

说明：Vcc=1.5V。

DIR	HIGH	LOW
INPUT	≥ +1.20 V	≤ +0.80 V
OUTPUT	≥ +1.40 V	≤ +0.46 V

HSTL与SSTL电平

HSTL是主要用于QDR存储器的一种电平标准：一般有V¬CCIO=1.8V和V¬¬CCIO= 1.5V。和上面的GTL相似，输入为输入为比较器结构，比较器一端接参考电平(VCCIO/2)，另一端接输入信号。对参考电平要求比较高(1%精度)。SSTL主要用于DDR存储器。和HSTL基本相同VCCIO=2.5V，输入为输入为比较器结构，比较器一端接参考电平1.25V，另一端接输入信号。对参考电平要求比较高(1%精度)。HSTL和SSTL大多用在300M以下。

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1.16 常用电平标准（TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL）

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