2024-3月份電子報 電路信號輸出

雅士博科技
電路信號輸出

   1.CMOS

「互補式金屬氧化物半導體」(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor,CMOS,簡稱互補式金氧半導體)是一種積體電路製程,可在矽晶圓上製作出PMOS(P-channel MOSFET)和NMOS(N-channel MOSFET)元件,由於PMOS與NMOS在特性上為互補性,因此稱為CMOS。此製程可用來製作微處理器(microprocessor),微控制單元 (microcontroller),靜態隨機存取記憶體(SRAM)與其他數位邏輯電路。

簡單來說,CMOS電路就是在同一基體上建立PMOS和NMOS來達成一個邏輯電路。而且由NMOS組成的電路在相同的輸入值情況下會得到互補的結果,這種結構稱為互補式MOS。它具有相當高的輸入阻抗,很快的切換速度,低功率消耗。

CMOS具有只有在電晶體需要切換開關時才需耗能的優點,因此非常省電且發熱少。早期的唯讀記憶體(ROM)主要就是以這種電路製作,由於當時電腦系統的BIOS程式和參數資訊都保存在ROM中,以 致在很多情況下當人們提到「CMOS」時,實際上指的是電腦的BIOS單元,而「設定CMOS」就是意指在設定BIOS。

   2.TTL

電晶體-電晶體邏輯英語:Transistor-Transistor Logic,縮寫為TTL),是市面上較為常見且應用廣泛的一種邏輯閘數字積體電路,由電阻器三極體而組成。TTL最早是由德州儀器所開發出來的,現雖有多家廠商製作,但編號命名還是以德州儀器所 公佈的資料為主。其中最常見的為74 系列。

與TTL分庭抗禮的是CMOS, 舊時兩者相比較TTL主要是速度快,CMOS則是速度慢,但省電、成本比TTL低。隨著CMOS技術的進步,其回應速度已經超越TTL。而且CMOS內部 不具有製作麻煩的電阻,所以TTL可說幾乎沒有發展。目前TTL主要應用於教育或是較簡單的數位電路。

目前EPSON對應TTL訊號產品已停產。

   3.LVDS

低電壓差動訊號傳輸(LVDS)

低電壓差動訊號(LVDS)是「Low-Voltage Differential Signaling」四個英文字的簡稱。誠如文辭上的兩個關鍵字「低電壓」與「差動信號」已經點出此介面的內在精髓。 

低電壓的搖擺起伏本質上就隱含了比較短的信號轉換時間、差動信號可以降低EMI電磁干擾,對於雜訊的免疫力(Noise Immunity)較佳。 

因此,LVDS係一電流型,一種用來高速傳輸大量資料的電路,適用於解析度高於SVGA的TFT LCD顯示裝置,以及光纖通訊及電子交換裝置的介面上。說是一門針對高速資料通信的新技術,也說得過去。 

LVDS技術是應用在簡單的線性驅動器與接收器實體層級器件中,以及更複雜的介面通訊晶片組中。通道連結晶片組多路傳輸與解多路傳輸會降低TTL訊號線的速度,以提供一個精細、高速、低耗電的LVDS介面。這些晶片組可顯著降低系統的連接線與連接插頭的成本,也可以減少連接插頭佔用的實體空間。

LVDS於1994年由美國國家半導體公司提出的一種信號傳輸模式,它是一種標準,它在提供高資料傳輸率的同時會有很低的功耗,另外它還有許多其他的優勢:

1、低電壓電源的相容性

2、低雜訊

3、高雜訊抑制能力

4、可靠的信號傳輸

5、能夠集成到系統級IC內

使用LVDS技術的的產品資料速率可以從幾百Mbps到2Gbps。它是電流驅動的,通過在接收端放置一個負載而得到電壓,當電流正向流動,接收端輸出為1,反之為0,而他的擺幅為250mv-450mv。

   4.LV-PECL

(低壓正發射極耦合邏輯)

LVPECL使用3.3V或2.5V電源,LVPECL是由PECL演變而來的,PECL即 Positive Emitter-Couple Logic,也就是正發射極耦合邏輯的意思,使用5.0V電源,而PECL是由ECL演變而來的,ECL即Emitter-Couple Logic,也就是 發射極耦合邏輯,ECL有兩個供電電壓VCC和VEE。當VEE接地時,VCC接正電壓時,這時的邏輯稱為PECL;當當VCC接地時,VEE接負電壓時,這時的邏輯成為NECL,VEE一般接-5.2V電源;一般狹義的ECL就是指NECL

 

ECL/PECL/LV-PECL邏輯的優點︰

 

1. 輸出阻抗低(6~8ohm),輸出阻抗高(可以看作無窮大),所以驅動能力特別強,它可以驅動50~130ohm特徵阻抗的傳輸線而交流特性並沒有明顯的改變。由於驅動能力強,所以支持更遠距離的傳輸,所以背板走線或長線 纜傳輸基本上都使用ECL邏輯。

2. ECL器件對電壓和溫度的變化不如TTL和CMOS器件敏感,ECL時鐘驅動器產生的各路時鐘的並發性更好,skew更小。

ECL/PECL/LVPECL邏輯的缺點︰


    跟它的優點一樣,ECL的缺點也很明顯,那就是功耗大,噪聲容限小,抗干擾能力弱。ECL電路的邏輯擺幅只有0.8V,直流噪聲容限只有200mV。可以說,ECL的高速性能是用高功耗、低噪聲容限為代價換來的。
LVDS、PECL、LVPECL、CML和RS-422介面的電壓規範。

VoH:邏輯閘輸出高電位時,保證的最低電壓,也就是說,高電位輸出電壓一定大於等於VoH。

VoL:邏輯閘輸出低電位時,保證的最高電壓,也就是說,低電位輸出電壓一定小於等於VoL。

Vpp:peak to peak的電壓,也就是交流電的振幅

Vos :電壓偏移

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2024-04-11