邏輯電平轉換技術的最新發(fā)展動態(tài)

　　對一個字節(jié)或詞長度的總線進行轉換時，讀或寫的信號可以用來啟動開關。對較小的單線或雙線總線進行電平轉換時，如Maxim MAX3370–MAX3393系列等轉換器，其內部電路可使器件在所有電平級工作，支持由低到高或高到低的混合邏輯電平轉換，也可以進行單向和／或者雙向轉換。圖4顯示了MAX3373芯片，省去了單獨的使能腳，同時集成了一個加速開關從而將電容負載對信號速度的影響降至最低。這樣，推挽式驅動器產(chǎn)生的信號可以以高達20Mbps的速度傳輸數(shù)據(jù)。

　　然而，使用總線開關進行電平轉換也有一些缺點。如圖5所示，德州儀器的SN74CB3T3306含有兩個1-位總線開關，在3伏的VCC下工作，用來作為一個3伏的總線和5伏(TTL)總線間的連接。

　　將3伏總線和5伏總線連接時，5伏一方的VOH信號會箝位在大約2.8伏。盡管這對于5伏的TTL器件還是一個合理的VIH電平，但它的噪音區(qū)間較小，大約為2.8伏-2.0伏=800豪伏。此外，因為CB3T的高輸出沒有完全輸送到VCC，5伏接收器消耗的功率較多。

　　另外，如果一個CB3T器件被用作3伏CMOS總線和5伏CMOS邏輯元件的連接，就需要一個負載電阻，因為2.8伏不夠作為5伏CMOS邏輯元件的VIH電壓。

　　雙重輸入電平轉換

　　雙重輸入器件可以解決不同電平間邏輯連接時帶來的某些速度和消耗功率的問題。這些器件使用兩個輸入電壓，將在VCCA下工作的Ａ方連接到VCCB下工作的Ｂ方。同時提供一個DIR輸入，使器件可以進行Ａ到Ｂ或Ｂ到Ａ的雙向轉換。雙重輸入器件有很多不同的位寬，并且涵蓋差不多所有現(xiàn)今使用的輸入電壓。

　　雙重輸入器件的另一個優(yōu)勢是主動驅動電流，使他們可以解決使用負載電阻時CR負載帶來的信號邊沿減緩的問題。需要時，他們也可以在較長的走線長度下使用。這些器件有很多種設置，包括多組器件，例如74AVCB320245。這種器件使用四組，每組8位，這樣，一組可以用來將3.3伏轉換為1.8伏，而另一組將1.8伏轉換為3.3伏。主要的制造商都提供74AVC系列器件，包括德州儀器、NXP、Fairchild和意法半導體。

　　隨著邏輯技術向更低的工作電壓發(fā)展，使用TI AUC或類似技術的新總線電平轉換器件也已經(jīng)出現(xiàn)，可以對介于1.1伏到3.3伏間的電平進行上下轉換。此外，非74系列的電平轉換器件，例如Fairchild的FXL系列或意法半導體的STxG器件利用雙重輸入的靈活性，實現(xiàn)系列存儲卡，I2C端口或UART等器件的連接。FXL系列可以對介于1.0伏到3.3伏間的電平進行上下轉換。意法半導體的電平轉換器可以處理1.4伏到最高5.5伏的電平轉換，接口范圍包括從1位(ST1G)到16位(ST16G)不等。

　　這些新出現(xiàn)的系列器件一般都大量使用節(jié)能技術和超小型包裝，例如QFN無鉛或μTFBGA技術，支持便攜式和使用電池的產(chǎn)品，例如手機、照相機、個人媒體播放器和掌上電腦等。

　　無方向電平轉換

　　電平轉換的下一步是使轉換方向不再受處理器軟件的控制。擁有TXB01xxx和TXS01xxx系列的德州儀器公司已經(jīng)通過更復雜的基于CMOS邏輯反向器和針對緩沖類轉換器的推挽結構做到這一點，另一種方法是集成負載電阻和流通晶體管做成自動探測方向的開關式轉換器。德州儀器的自動探測方向轉換器在不同的界面電平下，特別適合點對點結構。他們可以通過省下傳統(tǒng)電平轉換器需要的控制方向的信號，提高下一代處理器和配套器件的連接性。這可以降低控制軟件的復雜性，同時在核心處理器上節(jié)省珍貴的GPIO信號。這些部件有自動的可重新設置的輸入/輸出緩沖，因此每一個輸入/輸出端口同時設置為輸入和輸出。

　　本文小結

　　接下來幾代的CMOS封裝流程將在越來越低的輸入電壓下運行。設計師需要能夠使用這些低壓器件，從而利用最新的高速、低功率硅晶體，但同時必須能夠同其他的次級系統(tǒng)元件相連，例如液晶顯示屏。這需要收發(fā)器在較高電壓下運行，因此帶來對電平轉換功能的需求。

　　目前已有很多邏輯器件可以滿足設計師最低工作電壓的要求，低至0.8伏的邏輯電平和1.2伏的其他器件，例如微型控制器、FPGA、ASIC和ASSP，到高達3.3伏或5伏CMOS電壓下工作的電路進行連接。一如既往，需求總是在功耗、速度、尺寸和成本間衡量選擇。