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如何测量IO的VIL和VIH？

热度 13已有 4595 次阅读| 2021-7-21 00:30 |个人分类:模拟电路|系统分类:芯片设计

IO端口作为输入端口时，一般内嵌迟滞（hysteresis），以抵抗噪声干扰。以反相器结构为例，输入要高于某电平（VIH）时，输出才翻转为0，反之输入要低于某电平（VIL）时，输出才翻转为VDD。有关系式VDD>VIH>0.5*VDD>VIL>0. 示意图如下：

按正常逻辑，输入给逐步给一个DC电压值，就可以测得VIH/VIL. 事实上，依据的原理也确实是如此。但如果直接用电压源接入CMOS反相器结构电路（也就是常成为SMIT trigger）的输入端，会存在一些问题。测量时输入在VIL和VIH之间时，输出结果在0和VDD之间跳变。分析出的原因是CMOS反相器输入为高阻抗，当其直接与理想电源相接时，很容易受噪声干扰，导致输入端口电压波动大。当这个电压波动范围大于hysteresis window时，就会观察到输入在中间电平附近时输出在0和VDD之间跳变。

解决办法。一是在输入端，挂上电容（uF级别），起滤波作用，使得测量的输入信号是单调地上升或者单调地下降。二是在输入端并上电阻，从电源看到的输入端为低阻点，其电压不易受噪声的影响，因此输入端电压在中间电平附近时，输出依据前一个输出状态给出确定的输出电平。但是该方法还是不能改善过冲带来的影响，导致测出来的hysteresis window可能比实际测量得到的结果小。