电平

物理学术语

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。

简介

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。

电平是一种反映能量变化的物理量，它是根据电路中功率、电压、电流的相互关系来确定的。它是某被测点功率P，与某一基准功率P之比的常用对数，其表达式为:

电平=B

相关概念

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。

传输电平的分类

绝对电平

跟绝对标高相似，所谓绝对电平(在习惯上把绝对两字省略，而简称电平)是指当决定电平时，基准值取某一参考功率(称为比较标准功率)的电平。用做比较标准的功率值有1毫瓦、6毫瓦、1瓦和1千瓦等，不同部门或不同的专业取值不同。在长途通信及电信技术中一般常用的是1毫瓦。这也是跟人们谈话时的声音功率有关的，一般情况平常讲话声音的平均功率为100尔格/秒=10微瓦，一般的电话机送话器的平均灵敏度为15毫伏/微巴以上，这样话机输出的电功率为1毫瓦，因此一般在电信技术和电信工程中取1毫瓦为标准功率。某点功率和这个标准功率比较后，便可以得到一个相应的分贝或奈培数，这种表示电路某点功率水平的分贝数(用dBm表示)或奈培数(用Nm表示)称为绝对电平。

相对电平

从广义上讲，相对电平的意义就是用分贝或奈培为单位来表示两个功率的相对大小。也就是说，在计算传输电平时跟相对标高相似，取另一一点的功率作为基准值，则称为该点的相对电平。由此可见，相对电平的高低实际上表示了电路的增益或衰耗，例如某放大器当输入1微瓦时，输出为1毫瓦，它的增益就是30分贝。若将输入功率改为0.8微瓦，因这个放大器的增益是30分贝，那末输出功率～定相应地变成0.8毫瓦。表示相对电平高低的这个意义具有很大的重要性，比如在电话电路或收音机中除了收到的信号外，往往伴有各式各样的噪声，我们能不能很清楚地辨别信号，往往要看信号功率比噪声功率大多少倍，倘若两个一样大或噪声功率比信号功率大，就听不清楚了，因此信号噪声比是多少也常常用分贝或奈培来表示。

测试电平

所谓测试电平是指电路始端电平为零分贝或零奈培时所讨论点上的绝对电平。也就是说，在电路始端接入一个输出电平为零分贝(或零奈培)的测试振荡源(阻抗匹配)时，在这电路被测点上的绝对电平称为测试电平。

电平与电压的关系

从电压电平的定义就可以看出电平与电压之间的关系，电平的测量实际上也是电压的测量，只是刻度不同而已，任何电压表都可以成为一个测量电压电平的电平表，只要表盘按电平刻度标志即可，在此要注意的是电平刻度是以1 mW功率消耗于600 Ω电阻为零分贝进行计算的，即0dB=0.775V。电平量程的扩大实质上也是电压量程的扩大，只不过由于电平与电压之间是对数关系，因而电压量程扩大N倍时，由电平定义可知，即电平增加20lgN(dB)。

由此可知，电平量程的扩大可以通过相应的交流电压表量程的扩大来实现，其测量值应为表头指针示数再加一个附加分贝值(或量程分贝值)。附加分贝值的大小由电压量程的扩大倍数来决定。

多电平换流

在高压应用场合中多脉波及多电平拓扑可以替代两电平换流。脉波数的增加可以采用传统电流源换流器(CSC)中多个桥的串联或并联来实现，同时各CSC的电压波形间存在一定相移。

在自换相的电压源换流器(VSC)中同样也存在多桥的概念，可在无需提高开关频率的情况下改善换流器的输出波形。尽管如此，对于多脉波换流，随着输出脉波数的增加其所需要换流变压器的数目亦会增加，使此解决方法显得美中不足。

在高电压应用中另一种更有效的替代方法是采用异步开通控制的多电平概念；这种方法可以提高VSC阀之间的动态电压平衡，同时通过箝位器件可实现VSC阀的静态电压均衡。

与采用脉宽调制 PWM的两电平换流器相似，多电平换流器可以改变换流器输出基频电压与交流系统电压间的相位差。但是，两电平换流器与多电平换流器对基频电压幅值的影响有很大不同的。两电平换流器基频电压幅值的调节是独立于直流电压的，但是多电平换流器输出基频电压的幅值由直流电压决定。多电平换流的主要目标是通过多级电平台阶，即串联器件的顺序触发而形成多级电平台阶，产生一个尽可能接近正弦的高电压波形。因此消除了换流器输出的低次谐波，同时通过强制器件对直流电压的一小部分进行开关控制来降低阀的dv/dt应力。

其它

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。

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