01
背景概述
如今整個(gè)電路系統(tǒng),性能要求越來越高,功耗要求越來越低,其設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜,在目前復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)存在各個(gè)元器件之間的工作電壓不一致的情況;
例如:當(dāng)主控SOC的通訊接口電壓電平為3.3V時(shí),而另一個(gè)外設(shè)的通訊接口電壓電平要求為1.8V時(shí),這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)電路系統(tǒng)內(nèi)部元器件之間電壓不匹配的情況(如圖1所示)。
為了讓整個(gè)電路系統(tǒng)中的各種器件能夠正常通訊使用,這個(gè)時(shí)候就需要使用對(duì)應(yīng)的電壓電平轉(zhuǎn)換芯片。
圖1, 電平匹配示意圖
02
雙向電平轉(zhuǎn)換工作原理
在實(shí)際應(yīng)用中,存在發(fā)送端和接收端會(huì)互換的情況,如IIC、MDIO、SPI等需要雙向通信的情況下,就需要使用雙向電平轉(zhuǎn)換芯片。其工作原理如下:
如果輸出為左邊。當(dāng)左側(cè)輸入高電平H(輸入電壓為VCCA)時(shí),由于VGS<閾值,所以MOSFET截至,右側(cè)輸出電壓為VCCB),如圖2-A所示;當(dāng)左側(cè)D0輸入低電平L(0V)時(shí),由于VGS?= VCCA?> 閾值,所以MOSFET導(dǎo)通,右側(cè)輸出電壓為低電平0V如圖2-B所示。
當(dāng)右側(cè)輸入高電平H時(shí),由于左側(cè)初始為高電平VCCA,VGS= 0<閾值,MOSFET截至,如圖3-A所示;右側(cè)輸入L的時(shí)候,原本VS=VG?= VCCA,VGS?= 0,MOSFET截至,但是由于場效應(yīng)管有一個(gè)寄生二極管,它會(huì)將左側(cè)輸出下拉至一個(gè)二極管的導(dǎo)通電壓,此電壓在0.3V到0.7V之間,所以這里我們可以認(rèn)為左側(cè)輸出為低電平。此時(shí)若VCCA為3.3V,那么VGS(3.3V-0.7V=2.6V)大于場效應(yīng)管的柵極閾值電壓而使MOSFET導(dǎo)通,導(dǎo)通后右側(cè)輸入和左側(cè)輸出為同一電壓接近0V,如圖3-B所示。
圖2-A & 2-B
圖3-A & 3-B
03
谷泰微雙向電平轉(zhuǎn)換芯片工作原理
谷泰雙向自動(dòng)方向檢測電壓轉(zhuǎn)換器,可以與漏極開路以及推挽式驅(qū)動(dòng)配合,最大速率可到24Mbps(推挽,開漏2Mbps最高速率)。其工作原理如前面第2部分介紹的原理類似,用N通道MOSFET的導(dǎo)通和截止A端口和B端口之間的連接。當(dāng)連接到A或B端口的驅(qū)動(dòng)器為低電平時(shí),對(duì)應(yīng)端便會(huì)被MOSFET N2拉低(如圖4所示)。
圖4 谷泰微雙向電平轉(zhuǎn)換芯片框圖
04
谷泰微雙向電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品介紹
谷泰微電平轉(zhuǎn)換器系列,支持1~8路,主要用于UART、I2C、SMBus、GPIO等通信接口,自動(dòng)識(shí)別方向,兼容推挽輸出架構(gòu)和開漏輸出架構(gòu),其主要特點(diǎn)如下:
● 無需數(shù)據(jù)方向控制;
●推挽架構(gòu)(Push-Pull)支持24Mbps數(shù)據(jù)速率,開漏架構(gòu)(Open-Drain)支持2Mbps數(shù)據(jù)速率;
●A側(cè)支持1.65V~3.6V,B側(cè)支持2.3V~5.5V;
● A、B側(cè)電源互相隔離;
● 無上電時(shí)序要求;
● 支持-40°C~+85°C。
需要注意VCCA的供電電壓不能大于VCCB,即A側(cè)接到低電壓系統(tǒng),B側(cè)接到高電壓系統(tǒng)。
典型應(yīng)用圖
05
谷泰微電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品列表
審核編輯:劉清
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MOSFET
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場效應(yīng)管
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電平轉(zhuǎn)換芯片
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原文標(biāo)題:自動(dòng)雙向電平轉(zhuǎn)換芯片介紹
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