1.1.6 逻辑电平

1.常用的逻辑电平

逻辑电平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS-232、RS-422、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/RS-485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/RS-485是差分输入/输出，RS-232是单端输入/输出。

2.TTL和CMOS的逻辑电平关系

图1-5为5V TTL逻辑电平、5V CMOS逻辑电平、LVTTL逻辑电平和LVCMOS逻辑电平的示意图。

图1-5 TTL和CMOS逻辑电平

5V TTL逻辑电平和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平，它们的输入、输出电平差别较大，在互连时要特别注意。另外，5V CMOS器件的逻辑电平参数与供电电压有一定关系，一般情况下，U_OH≥V_DD-0.2V，U_IH≥0.7V_DD；U_OL≤0.1V，U_IL≤0.3V_DD；噪声容限比TTL电平高。

电子器件工程联合委员会（Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC）在定义3.3V的逻辑电平标准时，定义了LVTTL和LVCMOS逻辑电平标准。LVTTL逻辑电平标准的输入输出电平与5V TTL逻辑电平标准的输入输出电平很接近，从而给它们之间的互连带来了方便。LVTTL逻辑电平定义的工作电压范围是3.0～3.6V。

LVCMOS逻辑电平标准是从5V CMOS逻辑电平标准移植过来的，所以它的U_IH、U_IL和U_OH、U_OL与工作电压有关，其值如图1-5所示。LVCMOS逻辑电平定义的工作电压范围是2.7～3.6V。

5V的CMOS逻辑器件工作于3.3V时，其输入输出逻辑电平即为LVCMOS逻辑电平，它的U_IH≈0.7V_DD=2.31V，由于此电平与LVTTL的U_OH（2.4V）之间的电压差太小，使逻辑器件工作不稳定性增加，所以一般不推荐使用5V CMOS器件工作于3.3V电压的工作方式。由于相同的原因，使用LVCMOS输入电平参数的3.3V逻辑器件也很少。

JEDEC组织为了加强在3.3V上各种逻辑器件的互连和3.3V与5V逻辑器件的互连，在参考LVCMOS和LVTTL逻辑电平标准的基础上，又定义了一种标准，其名称即为3.3V逻辑电平标准，其参数如图1-6所示。

图1-6 低电压逻辑电平标准

从图1-6可以看出，3.3V逻辑电平标准的参数其实与LVTTL逻辑电平标准的参数差别不大，只是它定义的U_OL可以很低（0.2V），另外，它还定义了其U_OH最高可以到V_DD-0.2V，所以3.3V逻辑电平标准可以包容LVCMOS的输出电平。在实际使用中，对LVTTL标准和3.3V逻辑电平标准并不太区分，一般来说可以用LVTTL电平标准来替代3.3V逻辑电平标准。

JEDEC组织还定义了2.5V逻辑电平标准，如图1-6所示。另外，还有一种2.5V CMOS逻辑电平标准，它与图1-6的2.5V逻辑电平标准差别不大，可兼容。

低电压的逻辑电平还有1.8V、1.5V、1.2V等。