在電路設(shè)計(jì)中，我們要盡量把無(wú)用功率設(shè)計(jì)的越小越好，從而提高功率因素。在電路系統(tǒng)的各個(gè)子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)可能會(huì)存在一些問題導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法正常和高質(zhì)量地“流通”，例如有時(shí)電路子模塊各自的工作時(shí)序有偏差（如CPU與外設(shè)）或者各自的信號(hào)類型不一致（如傳感器檢測(cè)光信號(hào)）等，這時(shí)我們應(yīng)該考慮通過相應(yīng)的接口方式來(lái)很好地處理這個(gè)問題。

　　下面簡(jiǎn)述電路設(shè)計(jì)中七種常用接口類型來(lái)具體說明:

　?。?）TTL電平接口

　　從學(xué)習(xí)模擬電路、數(shù)字電路開始，對(duì)于一般的電路設(shè)計(jì)，TTL電平接口基本就脫不了“干系”！它的速度一般限制在30MHz以內(nèi)，這是由于BJT的輸入端存在幾個(gè)pF的輸入電容的緣故（構(gòu)成一個(gè)LPF），輸入信號(hào)超過一定頻率的話，信號(hào)就將“丟失”。它的驅(qū)動(dòng)能力一般*大為幾十個(gè)毫安。正常工作的信號(hào)電壓一般較高，要是把它和信號(hào)電壓較低的ECL電路接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較明顯的串?dāng)_問題。

　?。?）CMOS電平接口

　　許多人都知道，正常情況下CMOS的功耗和抗干擾能力遠(yuǎn)優(yōu)于TTL。但鮮為人知的是，在高轉(zhuǎn)換頻率時(shí)，CMOS系列實(shí)際上卻比TTL消耗更多的功率。

　　由于CMOS的工作電壓目前已經(jīng)可以很小了，有的FPGA內(nèi)核工作電壓甚至接近1.5V，這樣就使得電平之間的噪聲容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于電壓波動(dòng)而引發(fā)的信號(hào)判斷錯(cuò)誤。眾所周知，CMOS電路的輸入阻抗是很高的，因此，它的耦合電容容量可以很小，而不需要使用大的電解電容器。

　　由于CMOS電路通常驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以必須先進(jìn)行TTL轉(zhuǎn)換后再驅(qū)動(dòng)ECL電路。此外，設(shè)計(jì)CMOS接口電路時(shí)，要注意避免容性負(fù)載過重，否則的話會(huì)使得上升時(shí)間變慢，而且驅(qū)動(dòng)器件的功耗也將增加（因?yàn)槿菪载?fù)載并不耗費(fèi)功率）。

　?。?）ECL電平接口

　　它的速度“跑”得夠快，甚至可以跑到幾百M(fèi)Hz！這是由于ECL內(nèi)部的BJT在導(dǎo)通時(shí)并沒有處于飽和狀態(tài)，這樣就可以減少BJT的導(dǎo)通和截止時(shí)間，工作速度自然也就可以提上去了。

　　但是，這是要付出代價(jià)的。它的致命傷：功耗較大！它引發(fā)的EMI問題也就值得考慮了，抗干擾能力也就好不到哪里去了。還有要注意的是，一般ECL集成電路是需要負(fù)電源供電的，也就是說它的輸出電壓為負(fù)值，這時(shí)就需要專門的電平移動(dòng)電路了。

　　（4）RS-232電平接口

　　它是低速串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，要注意的是，它的電平標(biāo)準(zhǔn)有點(diǎn)“反常”：高電平為-12V，而低電平為+12V。所以，當(dāng)我們?cè)噲D通過計(jì)算機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信時(shí)，一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232自然是少不了的了。但是我們得清醒地意識(shí)到它的一些缺點(diǎn)，例如數(shù)據(jù)傳輸速度還是比較慢、傳輸距離也較短等。

　?。?）差分平衡電平接口

　　它是用一對(duì)接線端A和B的相對(duì)輸出電壓（uA-uB）來(lái)表示信號(hào)的，一般情況下，這個(gè)差分信號(hào)會(huì)在信號(hào)傳輸時(shí)經(jīng)過一個(gè)復(fù)雜的噪聲環(huán)境，導(dǎo)致兩根線上都產(chǎn)生基本上相同數(shù)量的噪聲，而在接收端將會(huì)把噪聲的能量給抵消掉，因此它能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)距離、較高速率的傳輸。工業(yè)上常用的RS-485接口采用的就是差分傳輸方式，它具有很好的抗共模干擾能力。

　?。?）光隔離接口

　　光電耦合是以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞的，它的“好處”就是能夠?qū)崿F(xiàn)電氣隔離，因此它有出色的抗干擾能力。在電路工作頻率很高的條件下，基本只有高速的光電隔離接口電路才能滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

　　有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)高電壓和大電流的控制，我們必須設(shè)計(jì)和使用光隔離接口電路來(lái)連接如上所述的這些低電平、小電流的TTL或CMOS電路，因?yàn)楣飧綦x接口的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏特的高壓，足以滿足一般的應(yīng)用了。

　　此外，光隔離接口的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，否則的話還是有電氣聯(lián)系，也就不叫隔離了。

　?。?）線圈耦合接口

　　它的電氣隔離特性好，但是允許的信號(hào)帶寬有限。例如變壓器耦合，它的功率傳輸效率是非常高的，輸出功率基本接近其輸入功率，因此，對(duì)于一個(gè)升壓變壓器來(lái)說，它可以有較高的輸出電壓，但是卻只能給出較低的電流。

　　此外，變壓器的高頻和低頻特性并不讓人樂觀，但是它的*大特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，當(dāng)匹配得當(dāng)時(shí)，負(fù)載可以獲得足夠大的功率，因此，變壓器耦合接口在功率放大電路設(shè)計(jì)中很“吃香”。

　　以上文章就介紹到這了，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，需要有全局觀，然后再設(shè)計(jì)各個(gè)細(xì)節(jié)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要理論作為一個(gè)指導(dǎo)。