原创 电平转换总结

2007-8-21 23:49 4198 3 4 分类: MCU/ 嵌入式

电平转换总结(ZZ)


电平转换
1. 常用的电平转换方案


(1) 晶体管+上拉电阻法
    就是一个双极型三极管或 MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。


(2) OC/OD 器件+上拉电阻法
    跟 1) 类似。适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。


(3) 74xHCT系列芯片升压 (3.3V→5V)
    凡是输入与 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作 3.3V→5V 电平转换。
    ——这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而 CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。
    廉价的选择如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列 (那个字母 T 就表示 TTL 兼容)。


(4) 超限输入降压法 (5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...)
    凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。
    这里的"超限"是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制 (改变了输入级保护电路)。
    例如,74AHC/VHC 系列芯片,其 datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V",如果采用 3.3V 供电,就可以实现 5V→3.3V 电平转换。    


(5) 专用电平转换芯片
    最著名的就是 164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案,但是也是很昂贵的 (俺前不久买还是¥45/片,虽是零售,也贵的吓人),因此若非必要,最好用前两个方案。


(6) 电阻分压法
    最简单的降低电平的方法。5V电平,经1.6k+3.3k电阻分压,就是3.3V。


(7) 限流电阻法
    如果嫌上面的两个电阻太多,有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,保证输入保护电流不超过极限(如 74HC 系列为 20mA),仍然是安全的。


(8) 无为而无不为法
    只要掌握了电平兼容的规律。某些场合,根本就不需要特别的转换。例如,电路中用到了某种 5V 逻辑器件,其输入是 3.3V 电平,只要在选择器件时选择输入为 TTL 兼容的,就不需要任何转换,这相当于隐含适用了方法3)。


(9) 比较器法
    算是凑数,有人提出用这个而已,还有什么运放法就太恶搞了。



2. 电平转换的"五要素"


(1) 电平兼容
    解决电平转换问题,最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。而电平兼容原则就两条:
    VOH > VIH
    VOL < VIL
    再简单不过了!当然,考虑抗干扰能力,还必须有一定的噪声容限:
    |VOH-VIH| > VN+
    |VOL-VIL| > VN-
    其中,VN+和VN-表示正负噪声容限。
    只要掌握这个原则,熟悉各类器件的输入输出特性,可以很自然地找到合理方案,如前面的方案(3)(4)都是正确利用器件输入特性的例子。


(2) 电源次序
    多电源系统必须注意的问题。某些器件不允许输入电平超过电源,如果没有电源时就加上输入,很可能损坏芯片。这种场合性能最好的办法可能就是方案(5)——164245。如果速度允许,方案(1)(7)也可以考虑。


(3) 速度/频率
    某些转换方式影响工作速度,所以必须注意。像方案(1)(2)(6)(7),由于电阻的存在,通过电阻给负载电容充电,必然会影响信号跳沿速度。为了提高速度,就必须减小电阻,这又会造成功耗上升。这种场合方案(3)(4)是比较理想的。


(4) 输出驱动能力
    如果需要一定的电流驱动能力,方案(1)(2)(6)(7)就都成问题了。这一条跟上一条其实是一致的,因为速度问题的关键就是对负载电容的充电能力。
    
(5) 路数
    某些方案元器件较多,或者布线不方便,路数多了就成问题了。例如总线地址和数据的转换,显然应该用方案(3)(4),采用总线缓冲器芯片(245,541,16245...),或者用方案(5)。


(6) 成本&供货
    前面说的164245就存在这个问题。"五要素"冒出第6个,因为这是非技术因素,而且太根本了,以至于可以忽

文章评论1条评论)

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aijun9801 2009-7-27 10:06

呵呵,条件满足!

tengjingshu_112148725 2009-7-27 09:58

报名好像要条件的吧? (一)凡遵守国家法律、法规,具备以下条件之一者,可以申请参加一级建造师执业资格考试:    1.取得工程类或工程经济类大学专科学历,工作满6年,其中从事建设工程项目施工管理工作满4年。    2.取得工程类或工程经济类大学本科学历,工作满4年,其中从事建设工程项目施工管理工作满3年。    3.取得工程类或工程经济类双学士学位或研究生班毕业,工作满3年,其中从事建设工程项目施工管理工作满2年。    4.取得工程类或工程经济类硕士学位,工作满2年,其中从事建设工程项目施工管理工作满1年。    5.取得工程类或工程经济类博士学位,从事建设工程项目施工管理工作满1年。 (二)符合上述(一)的报考条件,于2003年12月31日前,取得建设部颁发的《建筑业企业一级项目经理资质证书》,并符合下列条件之一的人员,可免试《建设工程经济》和《建设工程项目管理》2个科目,只参加《建设工程法规及相关知识》和《专业工程管理与实务》2个科目的考试:    1.受聘担任工程或工程经济类高级专业技术职务。    2.具有工程类或工程经济类大学专科以上学历并从事建设工程项目施工管理工作满20年。

wanghaifei_422240463 2007-8-21 23:53

实质上普通得IC手册上会给出接口极限参数,包括输入输出得TTL电平门限,所以TTL3V驱动TTL5V一般没有问题,那么TTL5V驱动TTL3V有没有问题?

 

这个要看各个厂家得具体芯片了,比如NXP的21002200系列的GPIO口可以支持5V的电压容限,我们一般加个限流电阻就没有问题了。

 

呵呵,个人经验。

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