原创 选择正确的电平转换方案(二)

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3.1 应用举例－应用SN74LVC<?xml:namespace prefix = st1 />2G07实行电平转换

       图6显示了SN74LVC2G07一个Buffer作1.8V到5V的转换，另一Buffer作3.3V到1.8V的转换。

器件的电源电压为1.8V。它可以保证器件将输入最低的VIH识别为有效的高电平。输出上拉电阻的最小值取决于器件开漏脚的最大灌电流能力（maximum current-sinking capability Iol max）。而最大灌电流能力是受限于输出信号的最大允许的上升时间的。

Rpu(min)＝ （Vpu-Vol）/ Iol(max)<?xml:namespace prefix = o />

对于图6中的SN74LVC2G07，假设Vpu1=5V±0.5V，Vpu2=1.8V±0.15V，而且电阻的精度为5%

Rpu1(min)＝((5.5V-0.45V)/4mA)×(1/0.95)=1.33kΩ

最接近的标称值为1.5kΩ。

Rpu2(min)＝（（1.8V-0.45V）/4mA）× （1/0.95）＝394.73Ω

最接近的标称值为430Ω。

图7显示了在不同上拉电阻值的情况下具有10pF容性负载情况下的输出波形。当上拉电阻值增大后，输出信号的上升时间也增加了。

3.2 不要在CMOS驱动的输出端加上拉电阻

       在电平转换时，系统设计者不能在CMOS器件的输出端加上拉电阻。这种作法有很多弊端，应该避免使用。一个问题是在输出为低时增加了功耗。当CMOS驱动输出为高是也会产生另一个危害。高电平的电源会通过上拉电阻对低电平电源灌电流。此时，下部的N沟道晶体管是关闭的，上部的P沟道晶体管是导通的。电流灌入低电平的电源会产生无法预料的后果。

4 FET开关

  TI的CB3T,CBT,CBTD和TVC系列的总线开关可以用作Level-shifter。FET开关非常适用于不需要电流驱动并有很短传播时延的电平转换应用。

FET开关的好处：

<!--[if !supportLists]-->●     <!--[endif]-->很短的传播时延

<!--[if !supportLists]-->●     <!--[endif]-->TVC器件（或者将CBT器件配置为TVC）不用方向控制就可以实现双向电平转换

   TI的CB3T系列器件可以用于5V到3.3V转换。图9显示了CB3T器件用作双向电平转换的一些应用。

在图9中，SN74CB3T3306被用来连接3V和5V总线。CB3T的电源为3V。当信号从5V总线到3V总线时，CB3T器件将输出电压设置为3V。当信号从3V总线到5V总线时，5V端的输出电压为2.8V。这对于5V TTL器件的Vih电平是可用的。但是这种应用有两个弊端：

<!--[if !supportLists]-->1.       <!--[endif]-->CB3T3306的2.8V的Voh电平降低了5V端的高电平噪声余度（margin）。此时的噪声余度为2.8V-2.0V=800mV。

<!--[if !supportLists]-->2.       <!--[endif]-->因为CB3T器件的输出高电平没有被驱动到VCC的电压轨，5V接收端会出现额外的电源功耗ΔIcc 电流（在第6节会详细讨论ΔIcc）

注意：VCC=3V，TA=25℃，Io=1uA时，Voh电平为2.8V。对于5V CMOS接收端而言2.8V不是有效的Vih电平。因此，CB3T器件不能3V总线向5V CMOS总线的升压转换。

4.1 CBT和CBTD器件

       CBT和CBTD系列器件可以用来作5V系统与3.3V系统的连接。这类器件只能用来作5V CMOS系统与3.3V系统的降压转换。它们还可以用于5V TTL系统与3.3V系统的双向转换。

图10显示了SN74CBT1G384作5V到3.3V的转换。器件的VCC脚与5V电源间必须连接一个外部的二极管。外部的二极管将导通三极管的门电压将为4.3V。再加上Vgs上的1V压降，Pin2上的电压就为3.3V了。增加的二极管可用于将输出置为很低的电压。有时，二极管上的静态电流太小，不能使二极管导通，就需要在二极管与地之间加个电阻R来提供足够的偏置电流。

图11显示了5V转3.3V的波形。从输入端到输出端的传输时延非常小。CBT器件也可以配置为Translation Voltage Clamp(TVC)器件，在双向应用中就不用方向控制了。