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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

这种电路的击穿电压在7V~10V之间。因此,这种改进后具有ESD保护电路的3.3V系统的输入端可以承受5V的输入电压。为了防止在3.3V器件的输出端可能存在电流倒灌问题,还需要在输出端加保护电路,当加到输出端电压高于Vcc(3.3V)时,保护电路的比较器会断开电流倒灌通路,这样在三态方式时就能与5V器件相连。

分析各种逻辑电平信号的电特性(见表1),会发现有以下五种接口情况:

第一,相同供电电压的TTL器件驱动CMOS器件时,TTL器件的输出高电平可能达不到CMOS器件的输入高电平的最小值。3.3V TTL器件的VOH是2.4V,3.3V CMOS器件的VIH是0.8VCC(3.3V×0.8=2.64V);5.0V TTL器件的VOH是2.4V,5.0V CMOS器件的VIH是0.7VCC(3.5V)。为了可靠地传输数据,可以将TTL器件的输出端上拉。有些CMOS工艺制造的器件兼容 TTL电平,这样就可以与相同供电电压的TTL器件直接接口,不需要上拉。

第二,相同供电电压的CMOS器件驱动TTL器件,电平匹配,数据能可靠地传输。

第三,不同供电电压的TTL器件驱动CMOS器件时,TTL器件的输出高电平也可能达不到CMOS器件的输入高电平的最小值。3.3V TTL器件的VOH是2.4V,5.0V CMOS器件的VIH是0.7VCC(3.5V),电平不匹配;5.0V TTL器件的VOH是2.4V,3.3V CMOS器件的VIH是0.8VCC(2.64V),可以将5.0V TTL器件的输出端上拉,达到电平匹配的目的。

第四,不同供电电压的CMOS器件驱动TTL器件时,在输入端具有5V容限的情况下,电平匹配,数据能可靠地传输。

第五,不同供电电压的TTL器件在输入端具有5V容限的情况下可以直接接口;不同供电电压的CMOS器件由于电平不匹配不能直接接口。

由以上分析可知,不同逻辑标准的电平信号一般是不能直接接口的。在只有少量信号需要电平转换的情况下,可以考虑上拉电阻或选择具有5V输入容限的器件,甚至可以考虑电阻分压降低输入电压的办法。对于大量信号需要电平转换的情况,为了可靠传输数据,可以采用双电压(一边是3.3V,另一边是5V)供电的双向驱动器来实现电平转换。如仙童半导体公司的74LVX4245、TI公司的SN74ALVC164245、SN74ALVC4245

等芯片,可以较好地解决3.3V与5V电平的转换问题。
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4 3.3V、5.0V电平信号与RS-232电平信号的转换

在TFT彩色液晶网络终端系统中,Intel PXA255微处理器有3个与16550标准兼容的UART端口,3.3V CMOS逻辑结构。终端外围设备一般都遵守RS-232C标准的串口,因此必须进行EIA-RS-232C与Intel PXA255电平和逻辑关系的转换。实现这种变换的方法很多,可用分离元件,也可用集成电路。目前较为广泛地使用集成电路转换器件,如MC1488、SN75150等芯片可完成TTL电平到串口电平的转换。MC1489、SN75154可实现串口电平到TTL电平的转换。MAX232/MAX232A、MAX3221/MAX3223 等芯片可完成多路3V~5V电平与串口电平的双向转换。在TFT彩色液晶网络终端系统中,串口多达8路,从价格和电路的复杂性等方面考虑,选用Intelsil公司的HIN232。HIN232的供电电压是5.0V,它的接收模块的输出管脚、发送模块的输入管脚的逻辑电平与TTL/CMOS兼容。

5 3.3V电平信号与LVDS信号的转换

Intel PXA255微处理器的LCD控制模块提供16位显示数据,行、场同步信号,象素时钟,输出使能信号。在TFT显示模式下,红色5位,绿色6位,蓝色5位。这些信号都是3.3V CMOS电平。国家半导体公司推出的DS90C385发送器,专用于将LVTTL和LVCMOS信号转换为LVDS数据流。在选用转换芯片时,一定要注意转换速率是否满足系统需要。

在今后的数字逻辑系统的设计中,会经常遇到混合逻辑电平的接口问题。只要深入理解各种逻辑电平的电特性,同时注意一些具体问题,例如转换速率等,就能设计出正确的接口电路,保证数据可靠传输。


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