认识一下电平

所谓电平，是指两功率或电压之比的对数，有时也可用来表示两电流之比的对数。  

电平的单位分贝用dB表示。常用的电平有功率电平和电压电平两类，它们各自又可分为绝对电平和相对电平两种。  

人们在初学“电平”的时候，往往把抽象的电学概念用水的具体现象进行比喻。  

如水流比电流、水压似电压、水阻喻电阻。

解释“电平”不妨如法炮制。

电平的概念

一

电平概念

电平就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。这里的电量自然指“电功率”、“电压”、“电流”并将倍数化为对数，用“分贝”表示，记作“dB”。分别记作10lg(P2/P1)、20lg(U2/U1)、20lg(I2/I1)，上式中P、U、I分别是电功率、电压、电流。使用“dB”有两个好处：一是读写、计算方便，如多级放大器的总放大倍数为各级放大倍数相乘，用分贝则可改用相加；二是能如实地反映人对声音的感觉。实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍，即人耳听觉与声音功率分贝数成正比。人们在初学“电平”的时候，往往把抽象的电学概念用水的具体现象进行比喻，如水流比电流、水压似电压、水阻喻电阻。

二

基本介绍

人们在初学“电平”的时候，往往把抽象的电学概念用水的具体现象进行比喻。如水流比电流、水压似电压、水阻喻电阻。解释“电平”不妨如法炮制。我们说的“水平”，词典中解释与水平面平行、或在某方面达到一定高度，引申指事物在同等条件下的比较结论。如人们常说到张某工作很有水平、李某办事水平很差。这样的话都知其含义所在。即指“张某”与“李某”相比而言。故借“水平”来比喻“电平”能使人便于理解。

三

内容简介

相关概念的定义 

要了解逻辑电平的内容，首先要知道以下几个概念的含义：  

1、输入高电压（Vih）：保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则认为输入电平为高电平。  

2、输入低电压（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。  

3、输出高电压（Voh）：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。  

4、输出低电压（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。  

5、阈值电平电压(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电压，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于输入高电压和输入低电压之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平电压，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输出，则必须要求输出高电压> 输入高电压，输出低电压<输入低电>压，而如果输入电压在阈值上下，也就是Vil～Vih这个区域，电路的输出会处于不稳定状态。参数间关系 对于一般的逻辑电平，以上参数的关系如下：  Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。  

6、Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。  

7、Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。  

8、Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。  

9、Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。  

门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路（OC）、漏极开路（OD）、发射极开路（OE），使用时应审查是否接上拉电阻（OC、OD门）或下拉电阻（OE门），以及电阻阻值是否合适。  

电阻值条件 

对于集电极开路（OC）门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：  

1、RL < （VCC－Voh）/（n*Ioh+m*Iih）  

2、RL > （VCC－Vol）/（Iol+m*Iil）  

其中

n：线与的开路门数；m：被驱动的输入端数。

常用电平

逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。  

其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列（5V TTL和5V CMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。 

5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。 

3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。  

低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。  

ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。  

RS-422/485和RS-232是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。  

一点补充：RS-232C采用的是负逻辑，即逻辑“1”：－5V至－15V；逻辑“0”：+5V至+15V。  而CMOS电平为：逻辑“1”：4.99V；逻辑“0”：0.01V；  TTL电平的逻辑“1”和“0”则分别为2.4V和0.4V。

关于逻辑高低电平

1、5V CMOS、 HC、 AHC、 AC中， 输入大于3.5V算高电平 | | 输入小于1.5V算低电平；  

2、 5V TTL 、ABT 、AHCT、 HCT、 ACT中 ， 输入大于2V算高电平 | | 输入小于0.8V算低电平；  

3、3.3V LVTTL 、LVT、 LVC 、ALVC、LV 、ALVT中 ，输入大于2V算高电平　| | 输入小于0.8V算低电平；  

4、 2.5V CMOS、 ALVC 、LV 、ALVT中 ， 输入大于1.7V算高电平 | |　输入小于0.7V算低电平。

变频器的电平结构

01

变频器的电平结构

用相同的方式，参考信号与第二个载波（120相移）及其反相比较产生功率单元A2中开关管控制信号L2、R2.最后，参考信号与第三个载波（240相移）及其反相比较产生控制信号L3和R3.功率单元A2、A3的输出波形示。功率单元A1、A2和A3的输出电压之积生产生变频器A相到中线输出电压，AN.AN有7种电压级别，该电压定义为端子A对变频器内浮空中线电压，而非电机中线。用来产生B相、C相控制信号的载波信号分别与A相各功率单元的载波信号对应相同，但正弦参考信号则分别与A相有120和240的相位差。B相输出电压BN.AN和BN的差形成电机线电压，调制比N=15，调制深度M=0.8，输出频率f=50Hz.  　　

因为变频器每个功率单元为三电平结构，相电压为3个功率单元叠加，所以可以得到7电平，而线电压为两相电压之差，因此得到13电平。串联的功率单元越多，相电压和线电压所得到的电平数也越多，从而越接近于正弦波，输入和输出电流波形接近完美无谐波（Perfectharmonic）正弦波。输出电压波形的3次和5次谐波基本被消除，第一次较大的谐波出现在9次。  　

相位移载波调制方法具有控制简单和直观、易于实现等优点，基缺点是功率管的开关频率高，开关损耗大。针对级联多电平电路结构的脉宽调制方法的研究将是以后的重点，通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求。便于将功率单元做成模块化，实现冗余设计，既使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能正常或降额运行。移相变压器结构较复杂，主电路开关器件较多。实际应用中，每相功率单元限制在5个以上。

02

各电平结构区别

变频器的一电平与二电平与三电平与多电平的区别为：平衡不同、输出容量不同、电流谐波含量不同。 

一、平衡不同 

1、一电平：一电平不存在中点电位不平衡这一固有问题。 

2、二电平：二电平的中点电位平衡。 

3、三电平：三电平存在中点电位不平衡这一固有问题。 

4、多电平：多电平存在中点电位不平衡这一固有问题。 

二、输出容量不同 

1、一电平：一电平的输出容量比二电平、三电平、多电平要更小、输出电压也更低。 

2、二电平：二电平的输出容量比一电平要更大、输出电压也更高，比三电平、多电平的输出容量要更小、输出电压也更低。 

3、三电平：三电平的输出容量比一电平、二电平要更大、输出电压也更高，比多电平的输出容量要更小、输出电压也更低。 

4、多电平：多电平的输出容量比一电平、二电平、三电平要更大、输出电压也更高。

三、电流谐波含量不同 

1、一电平：一电平的电流谐波含量比二电平、三电平、多电平要更小、电流波形畸变率也更低。 

2、二电平：二电平的电流谐波含量比一电平要更大、电流波形畸变率也更高，比三电平、多电平的电流谐波含量要更小、电流波形畸变率也更低。 

3、三电平：三电平的电流谐波含量比一电平、二电平要更大、电流波形畸变率也更高，比多电平的电流谐波含量要更小、输出电压也更低。

4、多电平：多电平的电流谐波含量比一电平、二电平、三电平要更大、电流波形畸变率也更高。

二、三电平变频器

  二电平变频器

土要仑二电平变频器、中性点钳伦变频器(NPc)、单元串联变频器(t1I)以及NPc/H混合型变频器。通常整流器采用t2脉冲以亡二挝管整流电路降低网侧输入谐波电流，采用全控型器件的整流山路可以做到输入谐波含量低、功率因数可调等要求，但制造成本增加，适用于四象限运行的设备，如轧机、卷扬机等，本文讨论的内容是整流器均以二极管整流电路为基础、较为常用整流变压器移相的12脉冲整流电路消除5,7,17和19次谐波，而PWM调制方式使用420Hz的八关频率可消除II、13 次谐波，输入电流接近正弦波西门子变频器。

图1所示为二心平变频器的典型结构图，逆变端通过多个电力电子器件本联输出高电压.多个串联，i件椭向步关断。变频器逆变部分采用多组器件串联，不同电压等级输出时串联数量有所不同.可进行N?1或N?2的冗余配置.各组器件为开关元件、门极驱动、旁路开关和缓冲单元集成外形成模块化设计，便于更换。但是冗件问的静态动态电压要求均匀分配，dVd2较高.输出电压含打较高的谐波分组。coMM此则公司的vDND枷、ABB公司的AcsIM/删以及GE公司的Mv- sP 改进系列部属于这一类变频器，最大容量达27Mv. A。

三电平变频器

三电平变频器原理如图所示。在PWM电压源型变频器中，当输出电压较高时 ,为了避免器件串联弓|起的静态和动态均压问题,同时降低输出谐波及dv/dt的影响,逆变器部分可以采用中性点箝位的三电平方式( Neutral PointClamped , NPC)。逆变器的功率器件可采用高压绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成[ ]极换流晶闸管IGCT。三电平变频器采用的箝位电路,解决了两只功率器件串联的问题,并使相电压输出具有三个电平。三电平逆变器的主回路结构环节少,虽然为电压源型结构,但易于实现能量回馈。三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是输出电压问题,其最大输出电压达不到6 kV ,所以往往需要采用变通的方法,要么改变电动机的电压(或进行星/三角改接) ,要么在输出侧加升压变压器。这一弱点限制了它的广泛应用。目前也有器件串联三=电平变频器,或裂相三电平(每相用一一个单相三电平变频器)变频器,如ABB公司的ACS5000系列。

电平十问

问题一：什么是电平？

什么是电压、电流、电功率？无线电爱好者都十分清楚。而谈及“电平”能说清楚的人却不多。尽管人们经常遇到，书刊中亦多次谈起电路中的高电平、低电平、电平增益、电平衰减，就连电工必备的万用表上都有专测电平的方法和刻线，而且“dB”、“dBμ”、“dBm”的字样也常常可见。尽管如此，因“电平”本身概念抽象，更无恰当的比喻，故人们总是理解不清、记忆不深。笔者从业近40年，目前又从事电工电子教学工作，对上述现象感觉颇深。为此，对“电平”的概念进行了多方探寻，觅得一简捷。概括的定义并找到贴切的比喻，能加深理解，故欲旧题重谈。

人们在初学“电”的时候，往往把抽象的电学概念用水的具体现象进行比喻。如水流比电流、水压似电压、水阻喻电阻。解释“电平”不妨如法炮制。我们说的“水平”，词典中解释与水平面平行、或在某方面达到一定高度，引申指事物在同等条件下的比较结论。如人们常说到张某工作很有水平、李某办事水平很差。这样的话都知其含义所在。即指“张某”与“李某”相比而言。故借“水平”来比喻“电平”能使人便于理解。

什么是“电平”？

“电平”就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。这里的电量自然指“电功率”、“电压”、“电流”并将倍数化为对数，用“分贝”表示，记作“dB”。分别记作：10lg(P2/P1)、20lg(U2/U1)、20lg(I2/I1)上式中P、U、I分别是电功率、电压、电流。

使用“dB”有两个好处：其一读写、计算方便。如多级放大器的总放大倍数为各级放大倍数相乘，用分贝则可改用相加。其二能如实地反映人对声音的感觉。实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍。即人耳听觉与声音功率分贝数成正比。例如蚊子叫声与大炮响声相差100万倍，但人的感觉仅有60倍的差异，而100万倍恰是60dB。

问题二：什么是电平 ？怎么理解啊，起什么作用的...

简单通俗地说它也就是一个电压值，只是指在一些专用地的微弱的电压值。如信号中、线路中、……。

在这时，电平的变化的高低表现出了这个线路和设备的工作状况和信号的有无。 

问题三：电平特性是什么？ 

我理解的电平特性就是指高低电平分别的有效范围，这个范围对于不同的单片机或者不用的集成电路，可能是不同的，而且输入电压和输出电压也是有区别的。具体的数据在单片机或者集成电路的datasheet里面都可以找的到。 

问题四：电压和电平的区别是什么？ 

所谓“高低电压”，在电力系统中，通常1千伏及以上的设备、装置，称为高压的，电压不够的，为低压的。电路上某点的电压，通常指对地的电压或电位差，也可以依此来说它是高压或低压的。至于“高低电平”，通常是指电路上某点的电压（对公共参考点）或电位是高还是低。比如在逻辑电路中，高于某个数值的电位称其为高电位，或高电平，低于某个数值的，为低电位或低电平。比如CMOS数字逻辑电路中，电源正电压为5V，高于3.5V为高电平，低于1.5V为低电平。 

问题五：电路中电平匹配是什么意思？作用是什么啊 

电平匹配指的是电路级连时前级的输出电压与后级要求的输入电压相近或相同，凡是电平匹配的前后级可以直连，否则要经过适当的电平转换，例如，同样TTL数字集成电路因电平匹配就可以直接互连，而TTL要驱动CMOS集成电路就要因为电平不匹配进行转换。 

问题六：什么是电平、高电平、低电平?

高低电平在不同情况下的定义不一样。 

不过电平不是只有高电平和低电平两种 还有一种中间电平 比如1.5V畅下是低电平，3V以上是高电平而1.5V到3V之间的电平则是中间电平，在系统工作时中间电平会被自动判断，不受逻辑控制的。 

问题七：电平是什么意思？

“电平”就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值，即电量水平。这里的电量自然指“电功率”、“电压”、“电流”并将倍数化为对数，用“分贝”表示，记作“dB”。分别记作：10lg(P2/P1)、20lg(U2/U1)、20lg(I2/I1)上式中P、U、I分别是电功率、电压、电流。 

问题八：什么是电平？ 

电平一般是用在指数字电路的节点电压状态，比如5V的数字电路系统，一般高于4V（或3.5V，不同的器件有所区别）的电压被视为高电平，低于0.7V的电压被视为低电平。

功率是指电路或负载单位时间内消耗电能的大小，输入电压与输入电流的乘积就是输入功率。 

问题九：什么叫电平转移?

电平转换吧？

不同的电路有不同的01标准电平，两个不同的电路要进行数据传送的时候要把01电平对接，就要有电平转换电路。 

问题十：高电平低电平是什么意思？

逻辑电平的一些概念 要了解逻辑电平的内容，首先要知道以下几个概念的含义：

1、输入高电平（Vih）：保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于Vih时，则认为输入电平为高电平。

2、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。

3、输出高电平（Voh）：保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值，逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。

4、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。

5、阀值电平(Vt)：数字电路芯片都存在一个阈值电平，就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值，对于CMOS电路的阈值电平，基本上是二分之一的电源电压值，但要保证稳定的输出，则必须要求输入高电平> Vih，输入低电平 Vih > Vt > Vil > Vol。

6、Ioh：逻辑门输出为高电平时的负载电流（为拉电流）。

7、Iol：逻辑门输出为低电平时的负载电流（为灌电流）。

8、Iih：逻辑门输入为高电平时的电流（为灌电流）。

9、Iil：逻辑门输入为低电平时的电流（为拉电流）。

门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端，这种形式的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路（OC）、漏极开路（OD）、发射极开路（OE），使用时应审查是否接上拉电阻（OC、OD门）或下拉电阻（OE门），以及电阻阻值是否合适。对于集电极开路（OC）门，其上拉电阻阻值RL应满足下面条件：

（1）、 RL （VCC－Vol）/（Iol＋m*Iil）

其中n：线与的开路门数；m：被驱动的输入端数。

：常用的逻辑电平

·逻辑电平：有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS等。

·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V系列（5V TTL和5V CMOS）、3.3V系列，2.5V系列和1.8V系列。

·5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。

·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平，常用的为LVTTL电平。·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。

·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。

·RS-422/485和RS-2互2是串口的接口标准，RS-422/485是差分输入输出，RS-232是单端输入输出。