自動方向識別式 LSF型電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片相關(guān)的內(nèi)容。

其實在之前的文章分享過一篇關(guān)于電平轉(zhuǎn)換芯片的相關(guān)內(nèi)容，具體可以看鏈接《高速電路邏輯電平轉(zhuǎn)換設(shè)計》。當(dāng)時這篇文章也是分析的電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換的動態(tài)過程中的指標。寫當(dāng)時那篇文章的時候，剛好是使用OD門進行了電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換芯片的工作原理和不同類型的電平轉(zhuǎn)換芯片的差異。板級設(shè)計中，電平轉(zhuǎn)換芯片使用較多，特別是在低功耗的設(shè)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(shè)計為1.8V，但是有些外設(shè)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(qū)動3.3V的外設(shè)，經(jīng)常就需要使用到電平轉(zhuǎn)換芯片。

進行電平轉(zhuǎn)換的電路非常多，有分離式的，集成式的，有使用晶體管設(shè)計的，也有使用MOS管設(shè)計的。這篇文章不探討分離式的設(shè)計，僅僅對集成式，自動方向識別的電平轉(zhuǎn)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(nèi)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(dǎo)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(diào)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(dāng)VREF1為1.2V時，VREF2的電壓必須比VREF1高，不能在VREF2這邊設(shè)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(zhuǎn)換時，電壓需要嚴格遵守手冊中的要求。當(dāng)從B端往A端進行電平轉(zhuǎn)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(dǎo)通時產(chǎn)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(zhuǎn)換芯片比較常用的場合在od型的總線上，即用在IIC電平轉(zhuǎn)換時的電路設(shè)計中，而TXB和TXS型的電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)鍵來控制內(nèi)部開關(guān)的開通和關(guān)斷實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)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