低电平ViL

低电平

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低电平（Vil）指的是保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。

 

中文名

低电平

外文名

Vil

主要应用

测量电缆和保护连接

目录

1. 1 定义
2. ▪ 输入
3. ▪ 输出

1. 2 应用简介
2. ▪ 对测量电缆的要求
3. ▪ 测量常用连接器类型

1. ▪ 测量电缆和保护连接
2. ▪ 对测试夹具的要求

定义

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输入

低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。

输出

低电平（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。

应用简介

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对测量电缆的要求

虽然数字多用表常常使用无屏蔽的测试引线，但是这种连接方式在使用皮安计、静电计和SMU等进行低电平测量时一般是不合适的。这些仪器通常使用同轴电缆[1]或三同轴电缆[2]。

同轴电缆由屏蔽包围的单芯导体组成（图2-54a），而三同轴电缆在第一层屏蔽之外又加入了第二层屏蔽（图2-54b）。使用三同轴电缆时，为了减少电缆泄漏并尽量降低电路的上升时间，可以将内层屏蔽驱动到保护电位。外层屏蔽通常连到机箱地，有的时候连到公共端。在这两种情况下，考虑到安全因素，外层屏蔽的电位不得比机箱地高出 30V有效值（42.4V峰值）。一定要使用编织紧密的屏蔽以避免静电干扰。同轴电缆和三同轴电缆都有低噪声的产品型号，在低电平测量中应当使用这种电缆。低噪声电缆的内部有石墨涂敷层，以尽量降低由摩擦电效应产生的电流（见第2.3.4节）。虽然普通同轴 电缆的泄漏和噪声电流比低噪声电缆要高，但是在某些情况下，普通的同轴电缆，如 RG-58可能还是适用的。

在测量高电阻时，电缆的绝缘电阻是很重要的。质量良好的三同轴电缆使用聚乙烯绝缘材料，其导体到屏蔽的典型绝缘电阻值大约为1TΩ/英尺。

当电缆的长度增加时，其电缆电阻、电容和泄漏电流[3]等参数也会变化。所以重要之点是使所有的连接电缆尽可能地短。例如，电阻参数为1TΩ/英尺 、电容参数为100pF/英尺的电缆，当其长度为10英尺时，绝缘电阻为100GΩ、电容为1000pF。

测量常用连接器类型

静电计、皮安计和SMU[4]的测量工作中使用两种通用类型的连接器。图2-55所示的BNC连接器[5]是一种同轴连接器。它包括中心导体和外壳或屏蔽连接，而图2-56所示的三同轴连接器则包括中心导体、内屏蔽和外屏蔽。

BNC连接器

BNC连接器的中心导体连到输入HI端，而外壳连到输入LO端。注意，外壳可以直接在仪器上连到机箱地。

三槽三同轴连接器

三同轴连接器[6]的中心导体连到HI端。内层屏蔽连到LO端或保护端，而外层屏蔽通常连到机箱地。然而，对某些SMU来说，外层屏蔽连到LO端（公共端），并允许对地浮空。关于三同轴电缆和保护技术的更多的信息请见下面的讨论。

为了保持高绝缘电阻，在所有连接器的各个导体之间要使用合适的绝缘材料。为此，大多数高质量的BNC和三同轴连接器在导体之间都使用聚四氟乙烯来绝缘。

三同轴连接器有两槽和三槽两种结构。三槽连接器[7]的设计是近年来出现的，其目的是避免在试图使BNC连接器和三同轴连接器配接时，引起连接器损坏。大多数新的设备都使用三槽连接器设计。此外还有在这两种连接器之间进行变换的适配器。

测量电缆和保护连接

如前所述，当我们把保护电压连到同轴电缆[8]的屏蔽时，如果该保护电压大于30V有效值，就可能出现安全风险。三同轴电缆用连至大地或LO端的外层屏蔽将保护屏蔽包围起来，从而避免了这种危险。

当静电计按无保护方式工作时，三同轴电缆的连接方法一般如下：

* 中心导体：高阻抗引线[9]（HI）

* 内层屏蔽：低阻抗引线[10]（LO）

* 外层屏蔽：地（GND）

这种电缆提供了安全载荷两个信号的能力，两个信号都不在地电位。将两个引线屏蔽起来，并在每个导体与地之间都保持高电阻，从而保持了高阻抗的完整性。

当静电计工作在保护模式之下或者使用SMU时，三同轴电缆按下述方法连接：

* 中心导体： 高端（HI）

* 内层屏蔽：保护（GUARD）

* 外层屏蔽：地或者LO端

对静电计来说，当测量高电阻或测量高阻源的电压时，保护连接是有用的。在测量弱电流时，由于静电计的反馈安培计电路中的保护端总是LO端，所以不需要连接保护端。比较新的静电计[11]具有一个内部开关，能够在保护连接和无保护连接之间转换。

在使用SMU测量弱电流时，保护端用来降低电缆和测试夹具的泄漏电流。

对测试夹具的要求

对用于低电平测量的测试夹具有几个重要的要求：

*绝缘电阻[12]：所有连接器、内部连线、端子和插座等的绝缘电阻都应当尽可能地高。一般地说，在高质量的测试夹具中，所有的连接器和插座都使用聚四氟乙烯绝缘材料。

*屏蔽[13]和保护：测试夹具应当对敏感的电路进行适当的屏蔽。在高阻抗测量时，应当采取措施将保护在离DUT尽可能近的地方连到测试夹具。

* 光：在测量光敏元件时，需要使用闭光的测试夹具。

* 特殊的测试夹具要求：一些特殊的应用工作，如高电阻[14]或极低电流[15]的测量，常常需要使用绝缘特性极好的测试夹具。只有使用特殊的材料，如蓝宝石才可能达到这种要求。