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低電平

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低電平（Vil）指的是保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低於Vil時，則認為輸入電平為低電平。

中文名

低電平

外文名

Vil

主要應用

測量電纜和保護連接

目錄

1. 1 定義
2. ? 輸入
3. ? 輸出

1. 2 應用簡介
2. ? 對測量電纜的要求
3. ? 測量常用連接器類型

1. ? 測量電纜和保護連接
2. ? 對測試夾具的要求

定義

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輸入

低電平（Vil）：保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低於Vil時，則認為輸入電平為低電平。

輸出

低電平（Vol）：保證邏輯門的輸出為低電平時的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小於此Vol。

應用簡介

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對測量電纜的要求

雖然數字多用表常常使用無屏蔽的測試引線，但是這種連接方式在使用皮安計、靜電計和SMU等進行低電平測量時一般是不合適的。這些儀器通常使用同軸電纜[1]或三同軸電纜[2]。 同軸電纜由屏蔽包圍的單芯導體組成（圖2-54a），而三同軸電纜在第一層屏蔽之外又加入了第二層屏蔽（圖2-54b）。使用三同軸電纜時，為了減少電纜泄漏並盡量降低電路的上升時間，可以將內層屏蔽驅動到保護電位。外層屏蔽通常連到機箱地，有的時候連到公共端。在這兩種情況下，考慮到安全因素，外層屏蔽的電位不得比機箱地高出 30V有效值（42.4V峰值）。一定要使用編織緊密的屏蔽以避免靜電幹擾。同軸電纜和三同軸電纜都有低噪聲的產品型號，在低電平測量中應當使用這種電纜。低噪聲電纜的內部有石墨塗敷層，以盡量降低由摩擦電效應產生的電流（見第2.3.4節）。雖然普通同軸 電纜的泄漏和噪聲電流比低噪聲電纜要高，但是在某些情況下，普通的同軸電纜，如 RG-58可能還是適用的。 在測量高電阻時，電纜的絕緣電阻是很重要的。質量良好的三同軸電纜使用聚乙烯絕緣材料，其導體到屏蔽的典型絕緣電阻值大約為1TΩ/英尺。 當電纜的長度增加時，其電纜電阻、電容和泄漏電流[3]等參數也會變化。所以重要之點是使所有的連接電纜盡可能地短。例如，電阻參數為1TΩ/英尺 、電容參數為100pF/英尺的電纜，當其長度為10英尺時，絕緣電阻為100GΩ、電容為1000pF。

測量常用連接器類型

靜電計、皮安計和SMU[4]的測量工作中使用兩種通用類型的連接器。圖2-55所示的BNC連接器[5]是一種同軸連接器。它包括中心導體和外殼或屏蔽連接，而圖2-56所示的三同軸連接器則包括中心導體、內屏蔽和外屏蔽。 BNC連接器 BNC連接器的中心導體連到輸入HI端，而外殼連到輸入LO端。註意，外殼可以直接在儀器上連到機箱地。 三槽三同軸連接器 三同軸連接器[6]的中心導體連到HI端。內層屏蔽連到LO端或保護端，而外層屏蔽通常連到機箱地。然而，對某些SMU來說，外層屏蔽連到LO端（公共端），並允許對地浮空。關於三同軸電纜和保護技術的更多的信息請見下面的討論。 為了保持高絕緣電阻，在所有連接器的各個導體之間要使用合適的絕緣材料。為此，大多數高質量的BNC和三同軸連接器在導體之間都使用聚四氟乙烯來絕緣。 三同軸連接器有兩槽和三槽兩種結構。三槽連接器[7]的設計是近年來出現的，其目的是避免在試圖使BNC連接器和三同軸連接器配接時，引起連接器損壞。大多數新的設備都使用三槽連接器設計。此外還有在這兩種連接器之間進行變換的適配器。

測量電纜和保護連接

如前所述，當我們把保護電壓連到同軸電纜[8]的屏蔽時，如果該保護電壓大於30V有效值，就可能出現安全風險。三同軸電纜用連至大地或LO端的外層屏蔽將保護屏蔽包圍起來，從而避免了這種危險。 當靜電計按無保護方式工作時，三同軸電纜的連接方法一般如下： * 中心導體：高阻抗引線[9]（HI） * 內層屏蔽：低阻抗引線[10]（LO） * 外層屏蔽：地（GND） 這種電纜提供了安全載荷兩個信號的能力，兩個信號都不在地電位。將兩個引線屏蔽起來，並在每個導體與地之間都保持高電阻，從而保持了高阻抗的完整性。 當靜電計工作在保護模式之下或者使用SMU時，三同軸電纜按下述方法連接： * 中心導體： 高端（HI） * 內層屏蔽：保護（GUARD） * 外層屏蔽：地或者LO端 對靜電計來說，當測量高電阻或測量高阻源的電壓時，保護連接是有用的。在測量弱電流時，由於靜電計的反饋安培計電路中的保護端總是LO端，所以不需要連接保護端。比較新的靜電計[11]具有一個內部開關，能夠在保護連接和無保護連接之間轉換。 在使用SMU測量弱電流時，保護端用來降低電纜和測試夾具的泄漏電流。

對測試夾具的要求

對用於低電平測量的測試夾具有幾個重要的要求： *絕緣電阻[12]：所有連接器、內部連線、端子和插座等的絕緣電阻都應當盡可能地高。一般地說，在高質量的測試夾具中，所有的連接器和插座都使用聚四氟乙烯絕緣材料。 *屏蔽[13]和保護：測試夾具應當對敏感的電路進行適當的屏蔽。在高阻抗測量時，應當采取措施將保護在離DUT盡可能近的地方連到測試夾具。 * 光：在測量光敏元件時，需要使用閉光的測試夾具。 * 特殊的測試夾具要求：一些特殊的應用工作，如高電阻[14]或極低電流[15]的測量，常常需要使用絕緣特性極好的測試夾具。只有使用特殊的材料，如藍寶石才可能達到這種要求。

低電平ViL