在新一代電子產(chǎn)品設計與應用中，低功耗和高速度已經(jīng)成為數(shù)字電路設計的發(fā)展趨勢。但是眾所再知，芯片的功耗與頻率成正比關系，這兩個看似不可調(diào)和的矛盾，最終導致了各種低壓數(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，但這也同時帶來了新的問題，就是大多數(shù)外圍數(shù)字芯片仍為TTL或CMOS邏輯電平，當把微處理器I/O電壓移植到較低的節(jié)點，而外設仍留在電壓較高的節(jié)點時，經(jīng)常會出現(xiàn)微處理器與外設I/O之間電壓不匹配的現(xiàn)象。

針對上述問題，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，從而為運行于不同電壓節(jié)點上的接口設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)點之間進行靈活的雙向電平轉(zhuǎn)換，因此非常適用于便攜式消費類電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)通信及計算應用領域。TI的新型雙電源電平轉(zhuǎn)換器件能夠在保持信號完整性及速度不變的情況下，在接口電壓完全不同的兩個設備之間進行通信。此外，該系列器件還提供全面的可配置性，如果采用AVC技術，則每條軌可從1.4V配置為3.6V，而采用LVC技術則可從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的原理及應用。

1 SN74LVCC3245簡介

SN74LVCC3245是8位正邏輯總線收發(fā)器，它有兩個獨立供電電源軌。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，與此相對應的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。這種結構允許數(shù)字邏輯從一個供電電壓為3.3V的系統(tǒng)環(huán)境轉(zhuǎn)換到一個供電電壓為5.5V的系統(tǒng)環(huán)境，反之亦然。

SN74LVCC3245可以應用于數(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，這樣可對總線進行有效隔離。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：

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保護超過JESD 22標準，具體如下：

2000V人體模型（A114-A）；

2000V機器模型（A115-A）；

1000V放電設備模型（C101）。

2 真值表和內(nèi)部邏輯

表1是SN74LVCC3245的邏輯真值表，當OE和DIR均為低電平時，數(shù)據(jù)由B口傳輸?shù)紸口；當OE為低電平而DIR為高電平時，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中的應用

DSP以其強大的信號處理能力見長，但控制能力卻明顯不足。因此，當設計控制口線較多的系統(tǒng)時，可采用雙處理器的方法（即采用DSP加控制器力相對較強的普通52單片機）來構成整個系統(tǒng)，這樣，DSP作為下位機發(fā)揮其運行能力強的優(yōu)勢來進行信號處理，并通過串口與上位機（單片機）通訊，接收其控制指令和設置參數(shù)，并將處理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?2單片機，而單片機完成數(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單片機的數(shù)字邏輯電平為5V的CMOS電平，這就需要對兩者通訊所用的串口信號線進行電平轉(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接口，該接口通常也需要完成TxD和RxD這兩根信號線的電平轉(zhuǎn)換，圖3所示是一種用SN74LVCC3245完成電平轉(zhuǎn)換的設計方案。

4 結束語

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)設計者必須解決的關鍵性難題――如何在信號電平之間進行可靠的轉(zhuǎn)換。正確的信號電平可以保證系統(tǒng)的可靠工作，而總線收發(fā)器是其根本保護。