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」。
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
免費電子報
會員搶先看
主題訂閱
好文收藏
2023/09/26
說明清楚明瞭,讚
2023/07/14
請問怎麼給讚
2023/07/17
留言最實在~
2022/11/22
寫得真的很好,謝謝您
2021/11/05
謝謝你分享,真的感謝
2019/07/11
感謝您
您這篇文章寫得很棒