2022年2022年逻辑电平兼容与逻辑电平转换 .pdf

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1、逻辑电平兼容与逻辑电平转换时间 :2006-10-20 来源 : 作者 : 点击： 1595 字体大小 :【大 中 小】BBS 上询问逻辑电平转换的人很多，几乎数日就冒一次头。而且电平转换的方法也不少，各有特点。 我先做个简单实用的总结，省得老是重复讨论同样的问题。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 T

2、TL 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(5V3.3V, 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

3、芯片，其datasheets 明确注明 输入电压范围为05.5V ，如果采用3.3V 供电，就可以实现5V3.3V 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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 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.

5、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 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

6、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 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，以至于可以忽略。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -