Como sabemos, puede haber algunos problemas en el intercambio de datos entre los submódulos del sistema de circuito, lo que puede provocar una "circulación" anormal y de alta calidad de las señales. Por ejemplo, a veces la secuencia de funcionamiento de los submódulos del circuito es diferente (como la CPU y los periféricos) o sus tipos de señales son diferentes (como los sensores que detectan señales ópticas). En este momento, deberíamos considerar abordar bien este problema mediante los métodos de interfaz correspondientes.

Se explican los siguientes puntos clave de siete tipos de interfaz comúnmente utilizados en el diseño de circuitos:

Este tipo de interfaz es básicamente un cliché, ¿verdad? Desde que estudié circuitos analógicos y circuitos digitales en la universidad, la interfaz de nivel TTL no se puede separar del diseño general del circuito. Su velocidad generalmente está limitada a 30MHz, lo cual se debe a que hay varios capacitores de entrada pF en la entrada de BJT (formando un LPF). Si la señal de entrada excede una determinada frecuencia, la señal se "perderá". Su capacidad de conducción suele ser de hasta decenas de miliamperios. Generalmente, el voltaje de la señal normal es alto. Si está cerca del circuito ECL con un voltaje de señal bajo, causará un problema obvio de diafonía.

No somos ajenos a ello y a menudo nos enfrentamos a ello. Algunas características de los semiconductores sobre CMOS no necesitan mencionarse aquí. Como mucha gente sabe, en circunstancias normales, el consumo de energía y la capacidad antiinterferencias de CMOS son muy superiores a los de TTL. ¡Pero! Poco se sabe que a alta frecuencia de conmutación, la serie CMOS consume más energía que TTL. En cuanto a por qué es así, consulte la teoría de la física de los semiconductores.

Como el voltaje de trabajo de CMOS puede ser muy pequeño en la actualidad, algunos núcleos FPGA incluso funcionan a un voltaje cercano a 1.5 V, lo que hace que la tolerancia al ruido entre niveles sea mucho menor que TTL, agravando así el error de evaluación de la señal causado por la fluctuación de voltaje. Como todos sabemos, la impedancia de entrada del circuito CMOS es muy alta. Por lo tanto, su capacitancia de acoplamiento puede ser muy pequeña, sin necesidad de utilizar un condensador electrolítico grande.

Debido a que los circuitos CMOS generalmente tienen una capacidad de activación débil, se debe realizar la conversión TTL antes de activar los circuitos ECL. Además, al diseñar el circuito de interfaz CMOS, debemos prestar atención para evitar que la carga capacitiva sea demasiado pesada; de lo contrario, ralentizará el tiempo de subida y aumentará el consumo de energía del dispositivo controlador (porque la carga capacitiva no consume energía).

¡Este es un viejo amigo del sistema informático! Debido a que su velocidad "corre" lo suficientemente rápida, ¡puede incluso alcanzar cientos de MHz! Esto se debe a que el BJT dentro de ECL no se satura cuando se enciende, por lo que se puede reducir el tiempo de encendido y apagado del BJT y, naturalmente, se puede aumentar la velocidad de trabajo.

¡Pero esto es para pagar el precio! Su lesión mortal: ¡alto consumo de energía! Vale la pena considerar la EMI causada por él y la capacidad antiinterferencia no es mucho mejor. Si alguien puede comprometer estos dos factores, entonces debería hacer una fortuna. También cabe señalar que el circuito integrado ECL general necesita una fuente de alimentación negativa, es decir, su voltaje de salida es negativo, por lo que se necesita un circuito de cambio de nivel especial.

No hay nadie que no conozca los conceptos básicos de la tecnología electrónica (a menos que sea simplemente un "profesional" en tecnología electrónica). Es un estándar de interfaz de comunicación serial de baja velocidad. Cabe destacar que su nivel estándar es un poco "anormal": el nivel alto es -12V, mientras que el nivel bajo es +12V. Entonces, cuando intentamos comunicarnos con periféricos a través de computadoras, un chip de cambio de nivel MAX232 es naturalmente indispensable. Pero debemos ser conscientes de sus deficiencias, como la baja velocidad de transmisión de datos y la corta distancia de transmisión.

Utiliza el voltaje de salida relativo (uA-uB) de un par de terminales A y B para representar la señal. Generalmente, esta señal diferencial pasará a través de un entorno de ruido complejo durante la transmisión de la señal, lo que resultará básicamente en la misma cantidad de ruido en ambas líneas, y la energía del ruido se cancelará en el extremo receptor, por lo que puede realizar comunicaciones de larga distancia y transmisión de alta velocidad. La interfaz RS-485, que se usa comúnmente en la industria, adopta el modo de transmisión diferencial y tiene una buena capacidad antiinterferencia en modo común.

El acoplamiento optoelectrónico utiliza señales ópticas como medio para realizar el acoplamiento y la transmisión de señales eléctricas. Su "ventaja" es que puede realizar aislamiento eléctrico, por lo que tiene una excelente capacidad antiinterferente. En condiciones de alta frecuencia de funcionamiento, sólo el circuito de interfaz de aislamiento fotoeléctrico de alta velocidad puede satisfacer las necesidades de transmisión de datos.

A veces, para realizar el control de alto voltaje y alta corriente, debemos diseñar y usar el circuito de interfaz de aislamiento óptico para conectar estos circuitos TTL o CMOS con bajo nivel y baja corriente como se mencionó anteriormente, porque el bucle de entrada y el bucle de salida de la interfaz de aislamiento óptico puede soportar un alto voltaje de varios miles de voltios, suficiente para aplicaciones generales.

Además, la parte de entrada y la parte de salida de la interfaz de aislamiento óptico deben adoptar una fuente de alimentación independiente respectivamente; de ​​lo contrario, seguirá habiendo conexión eléctrica, lo que no se denomina aislamiento.

Sus características de aislamiento eléctrico son buenas, pero el ancho de banda de señal permitido es limitado. Por ejemplo, en el acoplamiento de transformadores, su eficiencia de transmisión de energía es muy alta y su potencia de salida es básicamente cercana a su potencia de entrada. Por lo tanto, para un transformador elevador, puede tener un voltaje de salida más alto, pero solo puede dar una corriente más baja.

Además, las características de alta y baja frecuencia del transformador no son optimistas, pero su característica más importante es que puede realizar una transformación de impedancia. Cuando se combina correctamente, la carga puede obtener suficiente energía. Por lo tanto, la interfaz de acoplamiento del transformador es muy popular en el diseño de circuitos amplificadores de potencia.