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  • 常见TTL电平转换电路

    2012-05-24 12:58:56
    常见TTL电平转换电路 常见TTL电平转换电路 常见TTL电平转换电路
  • 逻辑器件的使用指南 参考里面推荐的接法 TTL电平 电平转换电路
  • RS232是工业上常用的串口标准,无论是PLC的RS232串口模块,还是工控机的串口(COM),输出的电平都称为RS232电平。同时我们知道这些模块的...TTL电平是TTL电路输出的电平,其中“TTL”是英文“Transistor-Transistor L...

    RS232是工业上常用的串口标准,无论是PLC的RS232串口模块,还是工控机的串口(COM),输出的电平都称为RS232电平。同时我们知道这些模块的内部控制单元都是单片机,其电平为TTL电平。那么TTL电平和RS232电平有什么不同?它们之间又是怎么转换的呢?今天这篇文章,我们就来谈谈这个话题。

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    TTL电平是TTL电路输出的电平,其中“TTL”是英文“Transistor-Transistor Logic”的缩写,中文翻译为“晶体管-晶体管逻辑”,因此TTL电路就是“晶体管-晶体管逻辑电路”。

    在数字电子技术中,使用晶体管(三极管)可以构成不同的逻辑电路,常见的有“TTL与非门电路”、“TTL或非门电路”、“集电极开路与非门电路”等等。下面这张图,是TTL与非门电路的电路图:

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    在该电路中,当输入端全是高电平(Ua=Ub=Uc=3.6V)时,T2和T5导通,T3微导通,T4截止,输出电压Uy=0.3V;

    当输入端有低电平(例如:Ua=0.3V ,Ub=Uc=3.6V)时,T2和T5截止,T3和T4导通,三极管BE结导通压降为0.7v,则Uy=5V-0.7V-0.7V=3.6V。

    我们看到,TTL电路的工作电压是5V,它的输出可以是高电平(3.6V)或者低电平(0.3V)。

    由于电平是一个连续变化的电压范围,为了用这种模拟量的电压来表示数字量的逻辑1和逻辑0,TTL电平规定:

    • 对于输出电路:电压大于等于(≥)2.4V为逻辑1;电压小于等于(≤)0.4V为逻辑0;
    • 对于输入电路:电压大于等于(≥)2.0V为逻辑1;电压小于等于(≤)0.8V为逻辑0;

    再来看看RS232电平。RS232是美国电子工业协会于1962年发布的串行通信接口标准,其中RS为英文“Recomend Standard”的缩写,中文翻译为“推荐标准”,232为标示号。该标准对串行通信的物理接口及逻辑电平都做了规定。

    最简单的RS232通信由三条数据线组成,即TxD、RxD和GND。RS232采用负逻辑电平,即-15V~-3V代表逻辑"1",+3V~+15V代表逻辑"0"。这里的电平,是TxD线(或者RxD线)相对于GND的电压。(关于物理接口,请参考文章:工业串口通信之掀起串口的盖头)

    可见,TTL电平和RS232电平,无论是在电压范围还是在极性上(RS232是负逻辑)都有很大的不同。显然,这两种电平是不能直接相连的。

    为了把单片机的TTL电平转换成RS232电平,通常我们需要一个专用的转换芯片,比如TI公司的MAX3232或者ST公司的ST3232。

    下面这张图,是MAX3232的外观与引脚图:

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    MAX3232一端与单片机的引脚相连,另一端与RS232的串口相连,完成了TTL电平到RS232电平的转换。其原理图如下:

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    好了,关于TTL电平与RS232电平的内容就先聊到这里。欢迎点击扩展链接查看更多文章。

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  • TTL转RS232电平转换电路及工作原理TTL转RS232电平转换电路及工作原理TTL转RS232电平转换电路及工作原理
  • https://wenku.baidu.com/view/e11fc2d019e8b8f67c1cb9d0
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  • RS232电平与TTL电平转换

    千次阅读 2018-04-26 19:08:28
    由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 2)传输速率较低,在异步传输时,...

    1 RS232接口简介


    RS232接口又称DB9接口,是现在主流的串行通信接口之一。


    由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:

    1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 

    2)传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps;
    3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱

    4)传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右


    1 载波检测 DCD

    2 接收数据 RXD

    3 发送数据 TXD

    4 数据终端准备好 DTR

    5 信号地 SG

    6 数据准备好 DSR

    7 请求发送 RTS

    8 清除发送 CTS

    9 振铃提示



    接口电平

    RS232采用负逻辑电平

    -15~-3:逻辑1;

    +15~+3:逻辑0;

    电压值通常在7V左右

    2 MAX232芯片简述与典型电路

    MAX232可以实现RS232电平和TTL电平相互转换。PC机输出的是由+12V和-12V组成的一种叫RS232的通信协议,单片机输出的是+5V和0V的TTL电平。

     

                                             MAX232的引脚图

    典型电路:

    在实际的应用中,器件对电源噪声很敏感,因此必须加去耦电容C5,其值为1uF,按照芯片手册来看,电容C1,C2,C3,C4应取1uF/16V的电解电容,经过大量的实验以及实际应用证明,这4个电容都可以选用0.1uF的非极性瓷片电容替代1uF/16V的电解电容,在实际设计电路时,这4个电容要尽量靠近MAX232芯片,以提高抗干扰能力。

    芯片手册给出的典型电路图

    最后我选用的是下面这个电路

    3 SP3232芯片简述与典型电路


          我看到很多的开发板使用的电平转换芯片都是SP3232,查了一下资料,有的说是因为SP3232较MAX232便宜,再就是MAX232假货较多。

    SP3232的引脚说明


    SP3232典型应用电路


    实际应用电路,该电路取自友善之臂Tiny6410开发板




    参考资料:

    1 http://wenku.baidu.com/link?url=jflAJ02lvRSgcUAaArDHo9lRaoUx5catjcyMQUcFVN1ERkR2rRzs1NlFNKyWdeNy8NxHqSItc0w8mV2QsTogcMsFzGZJoolF99xnZjePtIC

    2 http://blog.csdn.net/zzwdkxx/article/details/7936578?_t_t_t=0.8076314434874803  推荐看这一篇博客

    3 http://www.51wendang.com/doc/859cdef3bd6eb3aa9b4434b7

    4 MAX232芯片手册(英文版)下载地址:http://download.csdn.net/detail/qq_27312943/9646494

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  • 常见的电平转换电路有以下几种:1、由二极管构成的单向电平转换电路图1中RX为3.3V TTL电平与485驱动器的5V电平转换。当驱动器输出为5V信号时,二极管不通,RX通过上拉电阻被拉到CPU可接受的3.3V电平;当驱动器输出为...

    在电路设计过程中,输入输出信号电平不匹配问题很常见,这时就需要设计人员对信号进行电平转换。常见的电平转换电路有以下几种:

    1、由二极管构成的单向电平转换电路

    图1中RX为3.3V TTL电平与485驱动器的5V电平转换。当驱动器输出为5V信号时,二极管不通,RX通过上拉电阻被拉到CPU可接受的3.3V电平;当驱动器输出为低时,二极管导通,RX通过二极管被拉至低电平,不过此时的低电平为二极管的正向导通压降,这个值一定要在CPU所能识别的低电平范围之内。由于MAX13487所能识别的高电平的最小阈值为2V,能将3.3V电平识别为高电平,所以对于TX端不需要进行电平转换也可正常工作。

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    图1

    注意:此电路仅能应用在输入信号电平大于输出信号电平的转换。考虑通信速率与低电平电压幅值,二极管选用高速肖特基二极管,并且VF尽量小,如BAT54HT。

    2、由三极管构成的单向电平转换电路

    图2中UART1为CPU的调试串口的TTL电平为1.8V,232驱动器的TTL电平为3.3V,由于MAX3232所能识别的高电平的最小阈值为2V,所以需要将CPU的1.8V TTL电平进行转换。

    CPU的TX端通过NPN三极管进行电平转换后进入MAX3232的TIN,当CPU的UART1_TX输出为高1.8V时,三极管不通,MAX3232的T2IN信号被上拉电阻拉至3.3V;当CPU的UART1_TX输出为低时,三极管满足饱和导通条件,MAX3232的T2IN信号被拉低,此时的低电平为三极管的饱和导通压降值。

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    图2

    注意:此电路对输入和输出电平的高低没有要求,适用性很好。

    若整板无1.8V电平,三极管的基级电压也可用3.3V分压获得。需注意的是,转换后的输出低电平为三极管的饱和压降,对于输出低电平电压幅度有较严格的要求,NPN管需要选用饱和压降小些的管子。

    3、由MOS管构成的双向电平转换电路

    图1和图2的串口TTL信号均为单向信号,还有很多双向电平转换信号如I2C,图3为常见的I2C双向电平转换电路。

    • 当左侧电压为高电平1.8V时,MOS管不导通,右侧上拉3.3V高电平;
    • 当左侧电压为低电平时,MOS管导通,右侧被拉低;
    • 当右侧电压为高电平3.3V时,MOS管不通,左侧上拉1.8V高电平;
    • 当右侧电压为低电平时,右侧电压通过体二极管被拉低。
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    图3

    注意:此电路选择时,MOS管的开关速率与开启电压是选型时的重要参考参数,低压部分的电压必须大于MOS管的阈值才能够完全打开MOS管,AO3400的Vgs为0.7-1.4V,开关速度为ns级,满足I2C的通讯速率。

    4、集成IC组成的双向电平转换电路

    某些转换速度达到几十MHz级别的信号电平转换时,需要一些转换速率较高的集成芯片,如MAC与PHY通讯时所用的MDIO与MDC信号。图4为应用TI的LSF0102对网络的MDIO与MDC进行3.3V与1.8V电平转换。此芯片最高可支持100MHz信号电平转换,且为双向转换

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    图4

    另外还有一些单路转换的驱动芯片,如SN74LVC2T45,通讯速率最高可达到420Mbps。

    总结:二、三级管组成的电平转换电路,优点是价格非常低,缺点是要求使用在信号频率较低的条件下。高电平通过上拉电阻拉至高电平,上拉电阻越小,速率越高,但是电路的功耗也越高,所以在低功耗要求严格的电路中需要慎重考虑。在选择二、三极管时,尽量选用结电容小、开关速率高的管子。

    集成IC组成的电平转换电路,优点是速率高,通常可以用在几十MHz信号的电平转换中。缺点是成本较高,在成本控制严格的产品中综合考虑性能与价格进行选型。

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