|

【Maker電子學】一次搞懂邏輯準位與電壓

   
作者:Bird

數位電路的狀態雖然只有零和一,但其實那是我們定義出來的狀態。至於什麼樣的物理狀態是一、什麼是零,背後仍有許多學問,這次就讓我們來探討一下數位電路的邏輯準位系統,以及它們混合使用時有什麼需要注意的事項。

古老的 5 V 邏輯

Arduino 使用的邏輯電壓準位是 5 V,這其實是一個很古老的數位電路邏輯準位電壓(大概在 1960 年代末期,市場上開始出現 54 開頭與 74 開頭的數位邏輯 IC 時,標準的供電電壓就是 5 V 了)。當年的 CMOS 電路還不夠成熟,因此邏輯電路大部分是由電晶體做成的,這種邏輯電路稱為 TTL(transitor-transtor-logic),我們就找一顆 TTL 的邏輯 IC 來看看它的邏輯電壓準位吧!

以 SN74LS00 這顆 IC 為例,我們來看看它的 datasheet。

SN74LS00 的 datasheet(圖片來源:Bird 提供)

VIH 這個符號,代表的是「輸入被當作邏輯 high 時的電壓」,也就是邏輯 1 的電壓,根據上面的 datasheet,74LS00 只要輸入在 2.0 以上,就會當作是邏輯狀態 high;至於 VIL 這個符號,代表的是「輸入被當作邏輯 low 時的電壓」,也就是邏輯 0 的電壓,以 74LS00 為例,它的 VIL 是 0.7 V,也就是說輸入只要在 0.7 V 以下,就會被當作是邏輯狀態的 low。

不過有些 IC 的邏輯準位電壓與供電電壓有關,尤其是供電電壓範圍很寬的 IC,像 Arduino 上的 MCU 就是屬於這種。

Arduino 的邏輯準位

Arduino 使用的 MCU 晶片是 Atmel(已被 Microchip 收購)的 ATmega328P,這是一顆 8-bit 的 AVR 核心微處理器。通常微處理器的 datasheet 或 reference manual 會包含核心說明與軟體相關的資料,頁數都相當豐厚,ATmega328P 的 datasheet 就厚達六百多頁,但今天我們感興趣的是它的「邏輯電壓準位」,這通常會列在 Electrical Characteristics 這個章節。

因此我們找到 ATmega328 的 datasheet,翻到 chapter 30,它的標題是「Electrical Characteristics—(TA = TA = -40°C to 105°C)」,這表示的是「它在環境溫度 TA = -40°C to 105°C 時的電氣特性」。

本文為會員限定文章

立即加入會員! 全站文章無限看~

                               

已經是會員? 按此登入

只需不到短短一分鐘...

輸入您的信箱與ID註冊即可享有一切福利!

會員福利
1

免費電子報

2

會員搶先看

3

主題訂閱

4

好文收藏

Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

Share This Post On

6 Comments

  1. 謝謝你分享,真的感謝

    Post a Reply
  2. 感謝您
    您這篇文章寫得很棒

    Post a Reply

Submit a Comment

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *