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混合逻辑电平的接口技术

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了3.3V和5.0V逻辑电平、RS-232C逻辑电平、LVDS信号的电特性,讨论了它们相互间的接口技术。

    关键词:接口 逻辑电平 电源变换

在功耗低、体积小的便携式设备(蜂窝电话、PDA、笔记本电脑、数字相机等)的应用需求驱动下,越来越多的半导体器件采用低电压设计技术,很多半导体器件制造厂家纷纷推出3.3V和2.5V等一系列超低功耗集成电路。这样使很多低电压逻辑标准得以广泛应用。在新一代的银行终端、教育终端等产品的设计过程中,为了降低成本、保持与终端外设的兼容性,还需要在同一系统中采用许多不同逻辑标准的器件,因此在同一系统中不可避免地存在不同供电电压的模块。如何解决不同的逻辑电平信号间的接口问题,就成了硬件工程师面临的关键技术。本文结合TFT彩色液晶网络终端的设计,详细介绍了几种逻辑电平信号的接口特性,并讨论了它们之间的接口技术。

1 DC/DC电源变换

传统的线性稳压器,如LM117系列都要求输入电压比输出电压高3V以上,否则不能正常工作,同时传统的线性稳压器转换效率低,发热量大,所以LM117系列已经不能满足低功耗小体积的应用系统的电源设计要求。电池供电的便携式设备,对于电源转换效率和散热要求更高,所以必须寻求其他的解决方案。

TFT彩色液晶网络终端主板涉及大量的5.0V和3.3V逻辑信号,必须有5.0V和3.3V两个供电模块。为了与其它系列终端的外置电源兼容,这里采用国家半导体公司的LM2576从12V变换到5V,再采用MICREL公司的MIC5207(或Linear公司的LT1086)从5V变换到3.3V。

LM2576是基于开关电源技术的低电压输出单片集成电路,内置52kHz的振荡电路,仅仅需要4个外围器件,电源转换效率高达77%,输出电流最大可达3A,发热量小,电磁辐射小,可靠性高。

面对低电压电源的需求,许多电源芯片公司推出了低压差线性稳压器LDO(Low Dropout Regulator)。这种电源芯片的压差可以低至0.2V~1.3V,可以实现5V转3.3V/2.5V、3.3V转2.5V/1.8V等要求。生产LDO的公司很多,如ALPHA、 LT(Linear Technology)、NI(National semiconductor)、TI等。低压差线性稳压器MIC5207特别适合手持的电池供电设备,它有一个与COMS、TTL电平兼容的使能控制引脚,便于关断电源降低功耗,其外围电路也特别简单。

2 各种逻辑电平信号的电特性

在TFT彩色液晶网络终端系统中,中央处理器Intel PXA255的I/O端口是3.3V的CMOS结构;USB Host控制器SL811HS的I/O端口是3.3V的CMOS结构?熏兼容TTL电平;超级I/O控制器W83977ATF具有5.0V CMOS和5.0V TTL两种 I/O端口。它们的电平特性如表1所示。遵守同一逻辑电平标准的不同器件,端口的电特性可能略有不同,即使是同一器件,在不同环境下表现出的电特性也是不同的,所以在设计电路时,一定要具体情况具体分析。

表1中,VOH表示输出高电平的最小值;VOL表示输出低电平的最大值。表1VIH表示输入高电平的最小值;VIL表示输入低电平的最大值。表1列出了器件的常见电特性,有些集成电路略有差别。

表1 PXA255、SL811HS与W83977ATF I/O端口的电平特性

逻辑标准 GND VCC VOH(最小值) VOL(最大值) VIH(最小值) VIL(最大值) 3.3V COMS 0.0V 3.3V Vcc-0.1V(3.2V) 0.4V 0.8Vcc(2.64V) 0.2Vcc(0.66V) 3.3V TTL 0.0V 3.3V 2.4V 0.4V 2.0V 0.8V 5.0V CMOS 0.0V 5.0V 3.5V 0.4V 0.7Vcc(3.5V) 0.3Voc(1.5V) 5.0V TTL 0.0V 5.0V 2.4V 0.4V 2.0V 0.8V

银行终端需要外接的串口设备多达8个以上,所以解决RS-232C串口与3.

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