Seperti yang kita ketahui, mungkin ada beberapa masalah dalam pertukaran data antar sub-modul sistem sirkuit, yang dapat menyebabkan "sirkulasi" sinyal yang tidak normal dan berkualitas tinggi. Misalnya, terkadang urutan kerja sub-modul rangkaian berbeda (seperti CPU dan periferal) atau jenis sinyalnya berbeda (seperti sensor yang mendeteksi sinyal optik). Saat ini, kita harus mempertimbangkan untuk mengatasi masalah ini dengan baik melalui metode antarmuka yang sesuai.

Poin-poin penting berikut dari tujuh jenis antarmuka yang umum digunakan dalam desain sirkuit dijelaskan：

Jenis antarmuka ini pada dasarnya klise, bukan? Sejak mempelajari rangkaian analog dan rangkaian digital di bangku kuliah, antarmuka tingkat TTL tidak dapat dipisahkan dari desain rangkaian secara umum. Kecepatannya umumnya dibatasi hingga 30MHz, karena terdapat beberapa kapasitor input pF pada input BJT (membentuk LPF). Jika sinyal masukan melebihi frekuensi tertentu maka sinyal tersebut akan “hilang”. Kapasitas penggeraknya umumnya mencapai puluhan miliampere. Umumnya tegangan sinyal normal tinggi. Jika dekat dengan rangkaian ECL dengan tegangan sinyal rendah, maka akan menimbulkan masalah crosstalk yang jelas.

Kita sudah tidak asing lagi dengan hal itu, dan kita sering menghadapinya. Beberapa fitur semikonduktor tentang CMOS tidak perlu disebutkan di sini. Seperti yang diketahui banyak orang, dalam keadaan normal, konsumsi daya dan kemampuan anti-interferensi CMOS jauh lebih unggul daripada TTL. Tetapi! Sedikit yang diketahui bahwa pada frekuensi switching yang tinggi, seri CMOS sebenarnya mengkonsumsi daya lebih besar dibandingkan TTL. Mengapa demikian, silakan tanyakan pada teori fisika semikonduktor.

Karena tegangan kerja CMOS saat ini bisa sangat kecil, beberapa inti FPGA bahkan bekerja pada tegangan mendekati 1.5V, yang membuat toleransi kebisingan antar level jauh lebih kecil daripada TTL, sehingga memperparah kesalahan penilaian sinyal yang disebabkan oleh fluktuasi tegangan. Seperti kita ketahui bersama, impedansi masukan rangkaian CMOS sangat tinggi. Oleh karena itu, kapasitansi koplingnya bisa sangat kecil, tanpa menggunakan kapasitor elektrolitik yang besar.

Karena rangkaian CMOS biasanya memiliki kemampuan penggerak yang lemah, konversi TTL harus dilakukan sebelum rangkaian ECL digerakkan. Selain itu, saat merancang rangkaian antarmuka CMOS, kita harus memperhatikan untuk menghindari beban kapasitif yang terlalu berat, jika tidak maka akan memperlambat waktu naik dan meningkatkan konsumsi daya perangkat penggerak (karena beban kapasitif tidak mengkonsumsi daya).

Ini adalah teman lama sistem komputer! Karena kecepatannya “berjalan” cukup cepat, bahkan bisa mencapai ratusan MHz! Hal ini dikarenakan BJT di dalam ECL tidak jenuh saat dinyalakan, sehingga waktu nyala dan mati BJT dapat dikurangi, dan kecepatan kerja dapat dinaikkan secara alami.

Tapi, ini harus membayar harganya! Cedera fatalnya: konsumsi daya tinggi! EMI yang ditimbulkannya patut dipertimbangkan, dan kemampuan anti-interferensinya tidak jauh lebih baik. Jika ada yang bisa mengkompromikan kedua faktor ini, maka dia harus mendapat banyak uang. Perlu juga dicatat bahwa rangkaian terpadu ECL umum memerlukan catu daya negatif, artinya tegangan keluarannya negatif, sehingga diperlukan rangkaian pemindah level khusus.

Tidak ada orang yang tidak mengetahui dasar-dasar teknologi elektronik (kecuali dia hanya “orang awam” di bidang teknologi elektronik). Ini adalah standar antarmuka komunikasi serial berkecepatan rendah. Perlu dicatat bahwa standar levelnya agak "tidak normal": level tinggi adalah -12V, sedangkan level rendah adalah +12V. Jadi, ketika kita mencoba berkomunikasi dengan periferal melalui komputer, chip pemindah level MAX232 tentu saja sangat diperlukan. Namun kita harus mewaspadai kekurangannya, seperti kecepatan transmisi data yang lambat dan jarak transmisi yang pendek.

Ia menggunakan tegangan keluaran relatif (uA-uB) dari sepasang terminal A dan B untuk mewakili sinyal. Secara umum, sinyal diferensial ini akan melewati lingkungan kebisingan yang kompleks selama transmisi sinyal, sehingga pada dasarnya jumlah kebisingan yang sama di kedua saluran, dan energi kebisingan akan dibatalkan di sisi penerima, sehingga dapat mewujudkan jarak jauh dan jarak jauh. transmisi berkecepatan tinggi. Antarmuka RS-485, yang biasa digunakan di industri, mengadopsi mode transmisi diferensial, dan memiliki kemampuan interferensi mode anti-umum yang baik.

Kopling optoelektronik menggunakan sinyal optik sebagai media untuk mewujudkan kopling dan transmisi sinyal listrik. "Kelebihannya" adalah dapat mewujudkan isolasi listrik, sehingga memiliki kemampuan anti-interferensi yang sangat baik. Dalam kondisi frekuensi operasi tinggi, hanya rangkaian antarmuka isolasi fotolistrik berkecepatan tinggi yang dapat memenuhi kebutuhan transmisi data.

Kadang-kadang, untuk mewujudkan pengendalian tegangan tinggi dan arus tinggi, kita harus merancang dan menggunakan rangkaian antarmuka isolasi optik untuk menghubungkan rangkaian TTL atau CMOS ini dengan level rendah dan arus rendah seperti disebutkan di atas, karena loop input dan loop output dari antarmuka isolasi optik dapat menghasilkan tegangan tinggi beberapa ribu volt, yang cukup untuk aplikasi umum.

Selain itu, bagian masukan dan bagian keluaran dari antarmuka isolasi optik harus mengadopsi catu daya independen masing-masing, jika tidak, masih akan ada sambungan listrik, yang tidak disebut isolasi.

Karakteristik isolasi listriknya bagus, tetapi bandwidth sinyal yang diperbolehkan terbatas. Misalnya, kopling transformator, efisiensi transmisi dayanya sangat tinggi, dan daya keluarannya pada dasarnya mendekati daya masukannya. Oleh karena itu, untuk trafo step-up dapat mempunyai tegangan keluaran yang lebih tinggi, tetapi hanya dapat mengalirkan arus yang lebih rendah.

Selain itu, karakteristik transformator frekuensi tinggi dan frekuensi rendah tidak optimis, namun ciri terbesarnya adalah dapat mewujudkan transformasi impedansi. Jika dicocokkan dengan benar, beban dapat memperoleh daya yang cukup. Oleh karena itu, antarmuka kopling transformator sangat populer dalam desain rangkaian penguat daya.