自動(dòng)方向識(shí)別式 LSF型電平轉(zhuǎn)換芯片

大家好，這里是大話硬件。

今天這篇文章想分享一下電平轉(zhuǎn)換芯片相關(guān)的內(nèi)容。

其實(shí)在之前的文章分享過(guò)一篇關(guān)于電平轉(zhuǎn)換芯片的相關(guān)內(nèi)容，具體可以看鏈接《高速電路邏輯電平轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)》。當(dāng)時(shí)這篇文章也是分析的電平轉(zhuǎn)換芯片，不過(guò)那時(shí)候更多的是分析芯片的動(dòng)態(tài)性能，比如在文章中提到的幾個(gè)參數(shù)，數(shù)據(jù)速率，傳播延時(shí)，輸入和輸出電壓變化斜率等，這些參數(shù)更多的是影響器件在進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)過(guò)程中的指標(biāo)。寫當(dāng)時(shí)那篇文章的時(shí)候，剛好是使用OD門進(jìn)行了電平轉(zhuǎn)換，出現(xiàn)了帶寬不夠的情況，因此輸出了那篇文章。

那么這篇文章將從另外的角度來(lái)分析下電平轉(zhuǎn)換芯片的工作原理和不同類型的電平轉(zhuǎn)換芯片的差異。板級(jí)設(shè)計(jì)中，電平轉(zhuǎn)換芯片使用較多，特別是在低功耗的設(shè)計(jì)中，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8/">處理器為了降低功耗，外圍的IO口電平基本都是設(shè)計(jì)為1.8V，但是有些外設(shè)的接口，考慮到通用和噪聲兼容性，大多數(shù)是3.3V的I/O口。因此，使用1.8V的處理器來(lái)驅(qū)動(dòng)3.3V的外設(shè)，經(jīng)常就需要使用到電平轉(zhuǎn)換芯片。

進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電路非常多，有分離式的，集成式的，有使用晶體管設(shè)計(jì)的，也有使用MOS管設(shè)計(jì)的。這篇文章不探討分離式的設(shè)計(jì)，僅僅對(duì)集成式，自動(dòng)方向識(shí)別的電平轉(zhuǎn)換芯片其中的LSF型進(jìn)行分析。

TI官網(wǎng)最后一欄的LSF型是本篇文章主要分析的內(nèi)容，在后續(xù)的文章中陸續(xù)介紹TXB型和TXS型的使用。

這里選取TI的芯片PCA9306芯片作為原理分析的實(shí)例。

上面是硬件框圖，但是，在使用時(shí)需要注意VREF1和VREF2的電壓值，為什么會(huì)寫這篇文章，因此在實(shí)際工作中遇到了有些人在連接時(shí)將兩邊的電壓搞反了，導(dǎo)致無(wú)法使用。

雖然這個(gè)芯片是雙向識(shí)別的，但是需要注意，這個(gè)芯片的電壓其實(shí)并不是雙向的，也就是兩邊的電壓并不是隨意調(diào)換。在手冊(cè)前面就提到了電壓的要求如下：

VREF1和VREF2的電壓是存在嚴(yán)格要求，當(dāng)VREF1為1.2V時(shí)，VREF2的電壓必須比VREF1高，不能在VREF2這邊設(shè)定一個(gè)0.9V的電壓這樣。下面來(lái)具體分析一下為什么會(huì)有這樣的要求。

從上面的分析可以看出，如果VREFB太小，在200KΩ電阻上的壓降無(wú)法保證VEN能將MOS管打開(kāi)，所以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換時(shí)，電壓需要嚴(yán)格遵守手冊(cè)中的要求。當(dāng)從B端往A端進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)過(guò)的過(guò)程和上面的一樣的，這里不再贅述。

上拉電阻的取值，取決于SW在導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的壓降，手冊(cè)中有詳細(xì)的推薦值，如果流過(guò)SW的電流為15mA，按照表格中取值即可。

這個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片比較常用的場(chǎng)合在od型的總線上，即用在IIC電平轉(zhuǎn)換時(shí)的電路設(shè)計(jì)中，而TXB和TXS型的電平轉(zhuǎn)換則用在非OD上比較常見(jiàn)，在后面的文章中會(huì)繼續(xù)分析。

LSF型電平轉(zhuǎn)換芯片使用時(shí)注意點(diǎn)：

（1）兩邊的電壓VREF1和VREF2并不是取任意值，有嚴(yán)格的要求；

（2）可以使用EN關(guān)鍵來(lái)控制內(nèi)部開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換

（3）EN和VREFB管腳連接在一起

（4）注意上拉電阻的取值

（5）可用于高速數(shù)據(jù)傳輸的場(chǎng)合，可達(dá)100MHz