电压是物理量,逻辑值是解释结果
目标: 为什么两个门在布尔行为上完全一致,却仍可能电气不兼容?
导线承载的是随时间连续变化的电压。数字逻辑把某些电压范围解释成 0 与 1 等符号。这个映射由输入低电平、输入高电平、输出低电平与输出高电平限制共同定义。它让工程师可以用两个符号推理,而器件实际仍受模拟电流、电荷、延迟、噪声与温度影响。
保证低电平与保证高电平之间的区间并不是第三种普通逻辑值,而是接收器无需做出可预测判断的无效或不确定区域。仿真器中的 X 可以表示多种未知,但它并不是实际测得的中间电压。区分物理不确定性与符号未知,才能避免虚假信心。
若驱动器保证的 VOH(min) 不低于接收器的 VIH(min),且 VOL(max) 不高于接收器的 VIL(max),那么有效输出电平会落入接收器保证可解释的区域。
驱动逻辑 1 时,驱动器最差保证电压为 VOH(min)。不等式 VOH(min)≥VIH(min) 使最差情形仍位于接收器高电平区。
驱动逻辑 0 时,驱动器最差保证电压为 VOL(max)。不等式 VOL(max)≤VIL(max) 使该情形仍位于接收器低电平区。
两者之间的差形成噪声容限。小于相应容限的扰动不会把保证输出推过接收器保证阈值。
某驱动器保证 VOL≤0.4 V、VOH≥2.7 V;接收器保证 V≤0.8 V 为低、V≥2.0 V 为高。求两种静态噪声容限。
- 低电平噪声容限是最差驱动低电平到接收器低阈值的距离:0.8−0.4=0.4 V。
- 高电平噪声容限是接收器高阈值到最差驱动高电平的距离:2.7−2.0=0.7 V。
- 两个容限都为正,因此静态电平契约相容;但这还不能证明时序、边沿速度、负载或功耗相容。
结果: 低电平噪声容限 0.4 V,高电平噪声容限 0.7 V。