如何解決設備之間不匹配的電壓電平會產(chǎn)生問題？

單電源轉(zhuǎn)換器正在成為任何板上必不可少的設備，用于連接在不同電壓水平下工作的兩個系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換解決方案的輸入閾值 (V?il?, V?ih?) 應在驅(qū)動器的輸出電平 (V?ol?, Voh) 范圍內(nèi)，同樣，解決方案的輸出 (V?ol?, V?oh?) 應在接收器的有效輸入閾值范圍內(nèi)(V i?，?V?ih?)。

設計人員可以使用單電源轉(zhuǎn)換器或雙電源轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。

單電源轉(zhuǎn)換器示例包括SN74AUP1T和SN74LV1T。

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圖 1：單電源轉(zhuǎn)換器的功能框圖

這些器件具有單電源電壓，基本上跟蹤外圍電源電壓，如圖 1 所示。輸入端口具有過壓容限，這允許它們充當降壓轉(zhuǎn)換器。上轉(zhuǎn)換發(fā)生在與 V cc相適應的兼容的 V?ih?- V?il電平上。輸入信號的擺幅必須高于 V?ih并低于 V?il才能發(fā)生向上轉(zhuǎn)換。

先進的超低功耗 CMOS (?AUP?) 系列針對大約 0.5uA 的低功耗進行了優(yōu)化，而SN74LVT系列器件具有 1.8V 至 5.5V 的寬工作范圍。開漏器件允許靈活地轉(zhuǎn)換為由上拉電阻確定的電壓，但在輸出電壓較低時存在恒定電流流動的問題。預設（PRE）或清除（CUR）輸入的低電平設置或重置輸出，而與其他輸入的電平無關(guān)。當PRE和CLR處于非活動狀態(tài)（高）時，滿足設置時間要求的數(shù)據(jù)（D）輸入端的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)綍r鐘脈沖正走沿的輸出端。時鐘觸發(fā)發(fā)生在電壓水平，與時鐘脈沖的上升時間沒有直接關(guān)系。在保持時間間隔之后，可以在不影響輸出電平的情況下更改D輸入的數(shù)據(jù)。

使用單電源轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換時總是存在電流消耗較高的問題，這在功率敏感型應用中運行時變得至關(guān)重要，如圖 2 所示。

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圖 2：功耗分析

數(shù)據(jù)表中的 delta I?cc規(guī)格是每個輸入的電流消耗差異，它不在其中一個軌道上。當 V in大約在 V?cc的中點時， delta I?cc規(guī)格最高，以 mA為單位。??

雙電源轉(zhuǎn)換器設備基本上有兩個獨立的電源：一個跟蹤輸入端口，另一個跟蹤具有所需電壓轉(zhuǎn)換的外設，如圖 3 所示。

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圖 3：具有 V CCA和 V?CCB的雙電源轉(zhuǎn)換器

雙電源轉(zhuǎn)換器分為不同類別：雙向（LSF、Gunning Transistor Logic [GTL]）、自動方向感應（TXB、TXS）和方向可配置（AVCT、LVCT）。

雙向轉(zhuǎn)換器允許在其兩個充當輸入或輸出的端口中的任何一個上進行轉(zhuǎn)換。LSF 的核心是一個無源場效應晶體管 (FET) 開關(guān)，它使用外部上拉電阻在任意兩個電壓電平之間轉(zhuǎn)換。LSF 適用于高速開漏和推挽應用，整體范圍為 1V 至 5V，無需方向端子。GTL系列器件適用于低壓應用，可將3.6V 低壓晶體管-晶體管邏輯 (LVTTL) 轉(zhuǎn)換為 GTL 邏輯。

自動方向感應轉(zhuǎn)換器消除了為方向控制單獨輸入的需要，從而降低了軟件開發(fā)成本和相關(guān)的同步問題。

TXB010x和TXB030x器件適用于具有快速邊沿速率的推挽式應用，而TXS010x?/?-E 則適用于開漏應用。TXB010x和TXS010x?/-E 系列器件都具有部分斷電 I?off功能。圖 4 展示了TXB010x?/?TXS010x器件系列轉(zhuǎn)換能力與 TI 產(chǎn)品組合中提供的位寬的關(guān)系

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圖 4：自動方向感應轉(zhuǎn)換器分析

方向控制轉(zhuǎn)換器帶有一個單獨的方向控制引腳，用于確定通信方向。只要數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，就可能存在潛在的總線爭用，使用這些設備的方向控制可以消除這種爭用。圖 5 比較了提供的位寬與轉(zhuǎn)換電壓。AVC1T?45 器件的工作電壓范圍為 1.2V 至 3.6V，而LVC1T?45 器件的工作電壓范圍更廣，為 1.65V 至 5.5V。由于 I?off是這些器件的共同特性，它們提供 V?cc隔離，其中當任一 V?cc處于地電位時端口處于高阻抗模式。

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圖 5：可配置方向控制轉(zhuǎn)換器分析

AVC2T245 等單向轉(zhuǎn)換器具有雙電源，可跟蹤可配置為 0.9V 至 3.6V 的兩個獨立電壓，適用于低功耗電池使用。TI 的交叉開關(guān)技術(shù) (?CBT?) 和轉(zhuǎn)換電壓鉗 (?TVC?) 系列具有向下轉(zhuǎn)換功能，可用于特定的開關(guān)應用。

設備之間不匹配的電壓電平會產(chǎn)生問題，可以通過使用單電源或雙電源轉(zhuǎn)換器來緩解這些問題。我們最近必須使用嗎？如果是這樣，我們是如何在設計中使用電壓轉(zhuǎn)換的？在閱讀了所有提供的選擇之后，我們會在下一個應用程序中使用相同的轉(zhuǎn)換方法嗎？