自動方向識別式 LSF型電平轉換芯片

大家好，這里是大話硬件。

今天這篇文章想分享一下電平轉換芯片相關的內容。

其實在之前的文章分享過一篇關于電平轉換芯片的相關內容，具體可以看鏈接《高速電路邏輯電平轉換設計》。當時這篇文章也是分析的電平轉換芯片，不過那時候更多的是分析芯片的動態(tài)性能，比如在文章中提到的幾個參數(shù)，數(shù)據(jù)速率，傳播延時，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行電平轉換的動態(tài)過程中的指標。寫當時那篇文章的時候，剛好是使用OD門進行了電平轉換，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分析下電平轉換芯片的工作原理和不同類型的電平轉換芯片的差異。板級設計中，電平轉換芯片使用較多，特別是在低功耗的設計中，因為處理器為了降低功耗，外圍的IO口電平基本都是設計為1.8V，但是有些外設的接口，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的處理器來驅動3.3V的外設，經(jīng)常就需要使用到電平轉換芯片。

進行電平轉換的電路非常多，有分離式的，集成式的，有使用晶體管設計的，也有使用MOS管設計的。這篇文章不探討分離式的設計，僅僅對集成式，自動方向識別的電平轉換芯片其中的LSF型進行分析。

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例。

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

雖然這個芯片是雙向識別的，但是需要注意，這個芯片的電壓其實并不是雙向的，也就是兩邊的電壓并不是隨意調換。在手冊前面就提到了電壓的要求如下：

VREF1和VREF2的電壓是存在嚴格要求，當VREF1為1.2V時，VREF2的電壓必須比VREF1高，不能在VREF2這邊設定一個0.9V的電壓這樣。下面來具體分析一下為什么會有這樣的要求。

從上面的分析可以看出，如果VREFB太小，在200KΩ電阻上的壓降無法保證VEN能將MOS管打開，所以進行電平轉換時，電壓需要嚴格遵守手冊中的要求。當從B端往A端進行電平轉換時，經(jīng)過的過程和上面的一樣的，這里不再贅述。

上拉電阻的取值，取決于SW在導通時產生的壓降，手冊中有詳細的推薦值，如果流過SW的電流為15mA，按照表格中取值即可。

這個電平轉換芯片比較常用的場合在od型的總線上，即用在IIC電平轉換時的電路設計中，而TXB和TXS型的電平轉換則用在非OD上比較常見，在后面的文章中會繼續(xù)分析。

LSF型電平轉換芯片使用時注意點：

（1）兩邊的電壓VREF1和VREF2并不是取任意值，有嚴格的要求；

（2）可以使用EN關鍵來控制內部開關的開通和關斷實現(xiàn)電平轉換

（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)傳輸的場合，可達100MHz