Como sabemos, pode haver alguns problemas na troca de dados entre os submódulos do sistema de circuitos, o que pode levar à “circulação” anormal e de alta qualidade dos sinais. Por exemplo, às vezes a sequência de trabalho dos submódulos do circuito é diferente (como CPU e periféricos) ou seus tipos de sinal são diferentes (como sensores que detectam sinais ópticos). Neste momento, devemos considerar lidar bem com esse problema por meio de métodos de interface correspondentes.

Os seguintes pontos-chave de sete tipos de interface comumente usados ​​no projeto de circuitos são explicados:

Esse tipo de interface é basicamente um clichê, certo? Desde que estudei circuito analógico e circuito digital na faculdade, a interface de nível TTL não pode ser separada do projeto geral do circuito. Sua velocidade geralmente é limitada a 30 MHz, porque existem vários capacitores de entrada pF na entrada do BJT (formando um LPF). Se o sinal de entrada exceder uma determinada frequência, o sinal será “perdido”. Sua capacidade de condução é geralmente de até dezenas de miliamperes. Geralmente, a tensão normal do sinal é alta. Se estiver próximo ao circuito ECL com baixa tensão de sinal, causará um problema óbvio de diafonia.

Não somos estranhos a isso e muitas vezes lidamos com isso. Alguns recursos de semicondutores sobre CMOS não precisam ser mencionados aqui. Como muitas pessoas sabem, em circunstâncias normais, o consumo de energia e a capacidade anti-interferência do CMOS são muito superiores ao TTL. Mas! Pouco se sabe que em altas frequências de comutação, a série CMOS consome mais energia que o TTL. Quanto ao motivo disso, pergunte à teoria da física dos semicondutores.

Como a tensão de trabalho do CMOS pode ser muito pequena atualmente, alguns núcleos FPGA trabalham até em uma tensão próxima a 1.5V, o que torna a tolerância de ruído entre os níveis muito menor que o TTL, agravando assim o erro de julgamento do sinal causado pela flutuação de tensão. Como todos sabemos, a impedância de entrada do circuito CMOS é muito alta. Portanto, sua capacitância de acoplamento pode ser muito pequena, sem a utilização de um grande capacitor eletrolítico.

Como os circuitos CMOS geralmente têm fraca capacidade de acionamento, a conversão TTL deve ser realizada antes dos circuitos ECL serem acionados. Além disso, ao projetar o circuito de interface CMOS, devemos prestar atenção para evitar que a carga capacitiva seja muito pesada, caso contrário, isso diminuirá o tempo de subida e aumentará o consumo de energia do dispositivo de acionamento (porque a carga capacitiva não consome energia).

Este é um velho amigo do sistema informático! Como sua velocidade “funciona” rápido o suficiente, ele pode até atingir centenas de MHz! Isso ocorre porque o BJT dentro do ECL não fica saturado quando é ligado, de modo que o tempo de ativação e desativação do BJT pode ser reduzido e a velocidade de trabalho pode ser naturalmente aumentada.

Mas, isso é para pagar o preço! Sua lesão fatal: alto consumo de energia! Vale a pena considerar o EMI causado por ele, e a capacidade anti-interferência não é muito melhor. Se alguém puder comprometer esses dois fatores, então ele (ela) deverá ganhar uma fortuna. Deve-se notar também que o circuito integrado ECL geral necessita de alimentação negativa, ou seja, sua tensão de saída é negativa, sendo necessário um circuito especial de mudança de nível.

Não há ninguém que não conheça os fundamentos da tecnologia eletrônica (a menos que seja apenas um “leigo” em tecnologia eletrônica). É um padrão de interface de comunicação serial de baixa velocidade. Deve-se notar que seu padrão de nível é um pouco “anormal”: o nível alto é -12V, enquanto o nível baixo é +12V. Assim, quando tentamos comunicar com periféricos através de computadores, um chip de mudança de nível MAX232 é naturalmente indispensável. Mas temos que estar cientes das suas deficiências, como a lenta velocidade de transmissão de dados e a curta distância de transmissão.

Ele usa a tensão de saída relativa (uA-uB) de um par de terminais A e B para representar o sinal. Geralmente, este sinal diferencial passará por um ambiente de ruído complexo durante a transmissão do sinal, resultando basicamente na mesma quantidade de ruído em ambas as linhas, e a energia do ruído será cancelada na extremidade receptora, para que possa realizar longa distância e transmissão de alta velocidade. A interface RS-485, que é comumente usada na indústria, adota o modo de transmissão diferencial e possui boa capacidade de interferência no modo anti-comum.

O acoplamento optoeletrônico usa sinal óptico como meio para realizar o acoplamento e transmissão de sinais elétricos. Sua “vantagem” é que pode realizar isolamento elétrico, por isso possui excelente capacidade anti-interferência. Sob a condição de alta frequência operacional, apenas o circuito de interface de isolamento fotoelétrico de alta velocidade pode atender às necessidades de transmissão de dados.

Às vezes, para realizar o controle de alta tensão e alta corrente, devemos projetar e usar o circuito de interface de isolamento óptico para conectar esses circuitos TTL ou CMOS com baixo nível e baixa corrente conforme mencionado acima, porque o loop de entrada e o loop de saída de a interface de isolamento óptico pode suportar uma alta tensão de vários milhares de volts, o que é suficiente para aplicações gerais.

Além disso, a parte de entrada e a parte de saída da interface de isolamento óptico devem adotar alimentação independente respectivamente, caso contrário, ainda haverá conexão elétrica, o que não é chamado de isolamento.

Suas características de isolamento elétrico são boas, mas a largura de banda do sinal permitida é limitada. Por exemplo, acoplamento de transformador, sua eficiência de transmissão de energia é muito alta e sua potência de saída é basicamente próxima de sua potência de entrada. Portanto, para um transformador elevador, ele pode ter uma tensão de saída mais alta, mas só pode fornecer uma corrente mais baixa.

Além disso, as características de alta e baixa frequência do transformador não são otimistas, mas sua maior característica é que ele pode realizar a transformação de impedância. Quando combinada corretamente, a carga pode obter energia suficiente. Portanto, a interface de acoplamento do transformador é muito popular no projeto de circuitos amplificadores de potência.