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技術專題
pcb設計中常見接口類型
我們知道，在電路系統(tǒng)的每個子模塊的數據交換中可能存在一些問題，以致于信號不能被正常地高質量地傳播。例如，有時電路子模塊的工作順序出現偏差（例如CPU和外圍設備）或各個信號類型不一致（例如傳感器檢測到光信號）等，那么我們應該考慮相應的接口很好地解決這個問題。
以下是PCB設計中常用接口類型的特點描述：
1、TTL電平接口
TTL電平比較常見，它的速度通常限制在30MHz，這是由于BJT（構成低通濾波器）的輸入端有幾個pF輸入電容器。如果輸入信號超過某個頻率，該信號將丟失。它的驅動能力通常高達數十毫安。正常工作的信號電壓通常較高，如果它靠近具有較低信號電壓的ECL電路，則會出現更嚴重的串擾問題。
2、RS232接口
它是低速串行通信接口準。應該注意的是，它的電平標準有點異常：高電平是-12V，低電平是+ 12V。因此，當我們嘗試通過計算機與外圍設備通信時，電平轉換芯MAX232自然是必不可少的。但是我們必須意識到它的一些缺點，例如較慢的數據傳輸速度和較短的傳輸距離。
3、差分接口
它使用一對端子A和B的相對輸出電壓（uA-uB）表示信號。通常，差分信號將在信號傳輸過程中通過復雜的噪聲環(huán)境，從而導致兩條線路都產生。噪聲量基本相同，并且噪聲的噪聲會在接收端被抵消，因此可以實現更長距離，更高速率的傳輸。業(yè)界常用的RS-485接口采用差分傳輸方法，具有良好的抗共模干擾能力。
ECL：發(fā)射極耦合電路，也稱開關邏輯性電路。它的速度特別快，可以達到數百兆赫！這是因為ECL內部的BJT在打開時不會飽和，因此可以減少BJT的打開和關閉時間，自然可以提高工作速度。但是，這是要付出的代價！其致命傷害：耗電量大！由它引起的EMI問題值得考慮，并且抗干擾能力也不是更好，如果任何人都可以妥協(xié)這兩點，那么他或她應該發(fā)大財。還應注意，普通的ECL集成電路需要負電源，也就是說，其輸出電壓為負，并且需要特殊的電平轉換電路。
5、CMOS級接口
我們對此并不陌生，正常情況下，CMOS的功耗和抗干擾能力要比TTL好得多。但是，鮮為人知的是，在高開關頻率下，CMOS系列實際上比TTL消耗更多的功率。由于目前CMOS的工作電壓可能很小，因此某些FPGA內核的工作電壓甚至接近1.5V，這使電平之間的噪聲裕度遠小于TTL，從而增加了電壓波動。信號判斷不正確。CMOS電路的輸入阻抗很高，因此無需使用大的電解電容器就可以減小耦合電容。由于CMOS電路通常具有較弱的驅動能力，因此有必要在驅動ECL電路之前執(zhí)行TTL轉換。另外，在設計CMOS接口電路時，應注意避免電容負載過大，否則上升時間將變慢，驅動器設備的功耗將增加（因為電容負載不會消耗功率）。
光電耦合是基于光信號的電信號的耦合和傳輸。它的好處是實現電氣隔離，因此具有出色的抗干擾能力。在電路工作于高頻的情況下，基本上只有高速光隔離接口電路可以滿足數據傳輸的需求。有時，為了實現高電壓和高電流控制，我們必須如上所述設計和使用光隔離接口電路來連接這些低電平，低電流TTL或CMOS電路。因為光隔離接口的輸入和輸出電路可以承受幾千伏的高壓，這對于一般應用來說已經足夠了。
此外，光隔離接口的輸入和輸出部分必須使用單獨的電源，否則，存在電接觸，達不到隔離目標。
7、線圈耦合接口
其電隔離特性良好，但允許的信號帶寬有限。例如，變壓器耦合，其功率傳輸效率非常高，輸出功率基本上接近其輸入功率。因此，對于升壓變壓器，它可以具有較高的輸出電壓，但只能提供較低的電流。另外，變壓器的高頻和低頻特性不容樂觀，但其極大特點是可以實現阻抗變換。合理匹配后，負載即可獲得足夠的功率。因此，在功率放大器電路設計(PCB設計)中經常使用變壓器耦合接口。