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[導(dǎo)讀]在新一代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,低功耗和高速度已經(jīng)成為數(shù)字電路設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。但是眾所再知,芯片的功耗與頻率成正比關(guān)系,這兩個(gè)看似不可調(diào)和的矛盾

在新一代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,低功耗和高速度已經(jīng)成為數(shù)字電路設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。但是眾所再知,芯片的功耗與頻率成正比關(guān)系,這兩個(gè)看似不可調(diào)和的矛盾,最終導(dǎo)致了各種低壓數(shù)字器件的出現(xiàn)。如TI公司的TMS320F2812就采用了核心1.8V和外圍電路由3.3V供電的架構(gòu),但這也同時(shí)帶來了新的問題,就是大多數(shù)外圍數(shù)字芯片仍為TTL或CMOS邏輯電平,當(dāng)把微處理器I/O電壓移植到較低的節(jié)點(diǎn),而外設(shè)仍留在電壓較高的節(jié)點(diǎn)時(shí),經(jīng)常會出現(xiàn)微處理器與外設(shè)I/O之間電壓不匹配的現(xiàn)象。

針對上述問題,德州儀器(TI)推出了AVC及LVC等多款新型雙電源電平轉(zhuǎn)換收發(fā)器,從而為運(yùn)行于不同電壓節(jié)點(diǎn)上的接口設(shè)備提供了理想的選擇。這些轉(zhuǎn)換產(chǎn)品能夠在1.5V、1.8V、2.5V、3.3V與5V電壓節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行靈活的雙向電平轉(zhuǎn)換,因此非常適用于便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信及計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域。TI的新型雙電源電平轉(zhuǎn)換器件能夠在保持信號完整性及速度不變的情況下,在接口電壓完全不同的兩個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通信。此外,該系列器件還提供全面的可配置性,如果采用AVC技術(shù),則每條軌可從1.4V配置為3.6V,而采用LVC技術(shù)則可從1.65V配置為5.5V。本文介紹帶有三態(tài)輸出且輸出電壓可調(diào)的8線總線雙向電平轉(zhuǎn)換器SN74LVCC3245的原理及應(yīng)用。

1 SN74LVCC3245簡介

SN74LVCC3245是8位正邏輯總線收發(fā)器,它有兩個(gè)獨(dú)立供電電源軌。其中B口被用來跟蹤Vccb電壓,可以接收的電壓范圍為3V到5.5V,與此相對應(yīng)的A口則用來跟蹤VCCA電壓,可以接收的電壓范圍為2.5V到3.6V。這種結(jié)構(gòu)允許數(shù)字邏輯從一個(gè)供電電壓為3.3V的系統(tǒng)環(huán)境轉(zhuǎn)換到一個(gè)供電電壓為5.5V的系統(tǒng)環(huán)境,反之亦然。

SN74LVCC3245可以應(yīng)用于數(shù)字總線間的異步通訊,完全數(shù)據(jù)從A總線到B總線或B總線到A總線的數(shù)字傳遞,傳遞方向取決于方向控制引腳DIR上的邏輯電平。輸出允許引腳OE可以用來禁用器件,這樣可對總線進(jìn)行有效隔離。這些控制電路(DIR,OE)是由VCCA供電的。圖1示出SN74LVCC3245的引腳排列。

SN74LVCC3245雙向電平轉(zhuǎn)換器具有如下主要特點(diǎn):

·雙向電壓轉(zhuǎn)換;

·A口輸出電壓范圍為2.3V~3.6V;B口輸出電壓范圍為3V~5.5V;

·控制輸入信號VIH/VIL邏輯電平參數(shù)VCCA的電壓;

·Latch-Up性能超過250mA(每JESD 17);

·ESD保護(hù)超過JESD 22標(biāo)準(zhǔn),具體如下:

2000V人體模型(A114-A);

2000V機(jī)器模型(A115-A);

1000V放電設(shè)備模型(C101)。

2 真值表和內(nèi)部邏輯

表1是SN74LVCC3245的邏輯真值表,當(dāng)OE和DIR均為低電平時(shí),數(shù)據(jù)由B口傳輸?shù)紸口;當(dāng)OE為低電平而DIR為高電平時(shí),數(shù)據(jù)由A口傳輸?shù)紹口;如果OE為高電平,則器件將與外部總線隔離。圖2給出SN74LVCC3245的內(nèi)部邏輯原理圖。

表1 真值表

INPUTS OPERATION
OE DIR
L L B data to A bus
L H A data to B bus
H X Isolation

3 SN74LVCC3245在DSP中的應(yīng)用

DSP以其強(qiáng)大的信號處理能力見長,但控制能力卻明顯不足。因此,當(dāng)設(shè)計(jì)控制口線較多的系統(tǒng)時(shí),可采用雙處理器的方法(即采用DSP加控制器力相對較強(qiáng)的普通52單片機(jī))來構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng),這樣,DSP作為下位機(jī)發(fā)揮其運(yùn)行能力強(qiáng)的優(yōu)勢來進(jìn)行信號處理,并通過串口與上位機(jī)(單片機(jī))通訊,接收其控制指令和設(shè)置參數(shù),并將處理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?2單片機(jī),而單片機(jī)完成數(shù)據(jù)顯示、打印等控制功能。這樣,在該系統(tǒng)中就會存在電平不匹配的問題。如系統(tǒng)使用的DSP是TI公司的TMS320F2812,那么,其I/O電源是3.3V,但普通52單片機(jī)的數(shù)字邏輯電平為5V的CMOS電平,這就需要對兩者通訊所用的串口信號線進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。此外,SPI(serial peripheral interface)總線串口是由Motorola公司提出的一種同步串行外設(shè)接口,該接口通常也需要完成TxD和RxD這兩根信號線的電平轉(zhuǎn)換,圖3所示是一種用SN74LVCC3245完成電平轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)束語

微處理器的I/O電壓正從1.8V轉(zhuǎn)移到1.5V,而內(nèi)核電壓能夠低于1V.外圍設(shè)備組件的電壓雖然也在降低,但水平通常落后于處理器一代左右.電壓降低方面的發(fā)展不均帶來了系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須解決的關(guān)鍵性難題——如何在信號電平之間進(jìn)行可靠的轉(zhuǎn)換。正確的信號電平可以保證系統(tǒng)的可靠工作,而總線收發(fā)器是其根本保護(hù)。

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