8線總線收發(fā)器SN74LVCC3245的原理及應(yīng)用

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(shì)。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(huì)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(duì)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(hào)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(hào)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

3 SN74LVCC3245在DSP中的應(yīng)用

DSP以其強(qiáng)大的信號(hào)處理能力見長(zhǎng)，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(duì)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(shì)來進(jìn)行信號(hào)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(huì)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(duì)兩者通訊所用的串口信號(hào)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(hào)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(yǔ)

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(hào)電平之間進(jìn)行可靠的轉(zhuǎn)換。正確的信號(hào)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)。