杭州博多餐饮集团:常用电平转换方案

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常用电平转换方案  

2011-06-11 19:41:06|  分类： msp430单片机 |  标签：电平  电阻  器件  5v  转换   |字号大中小 订阅

(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5VTTL电平兼容的5VCMOS器件都可以用作3.3V→5V电平转换。
——这是由于3.3VCMOS的电平刚好和5VTTL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)。
(3)    超限输入降压法(5V→3.3V,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系列芯片，其datasheets明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采用3.3V供电，就可以实现5V→3.3V电平转换。
(4)    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。
(5)    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。
(6)    限流电阻法
如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不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。
(7)    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.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
再简单不过了！当然，考虑抗干扰能力，还必须有一定的噪声容限：
|VOH-VIH|>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
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