不同电源供电的器件间的桥接

作者：Microchip公司 Gaurang Kavaiya 信息来源:article.ednchina.com 2008-5-7

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然而，到目前为止，实现这一目标的方法都是减小组成半导体器件的单个晶体管的体积。随着晶体管变得越来越小，工作电压也越来越低。在过去的嵌入式系统中应用最普遍的就是5V电源。但典型嵌入式系统中的大多数元器件也转而采用更低的电源电压，以充分利用行业最新趋势带来的好处。...

　　另一种更简单的解决方案是采用兼容TTL输入的5V器件。TTL器件的VIH(min)是2.1V(Vdd为5V时)。在大负载值条件下，大多数3.3V器件可以支持更高的VOH电平。此时，解决方案是将外设器件更换为兼容TTL输入的同等器件。

　　应该很容易就可以发现带有TTL输入的类似器件。表1给出了一些例子。

　　如果正在使用必须采用5V供电的标准数字逻辑系列器件，那么可以寻找支持TTL输入的同等器件。(如，可使用74HCT 系列代替74HC 系列。)如果需要使用电平转换器，那么可使用“HCT”或“VHCT”型的数字缓冲器。在大多数情况下，这一TTL输入解决方案都比采用专用电平转换器便宜。

　　3.3V器件的VOH 电平一般比5V CMOS器件的VIH(0.7Vdd = 3.5V)稍低。一种简单的解决方案是使用二极管来实现电压转换。

　　上面的电路将输出电压增大了约0.6V。从而正好将3.3V CMOS输出电压转换到了5V CMOS输入范围内。对于逻辑低电压信号也进行了同样大小的转换。但，CMOS输入的 VIL (max)约为1.5V，因此电压转换后的信号仍然满足 VIL 参数的要求。对于这一配置，需要考虑几件事。当3.3V器件输出0逻辑电平时，电路的汲取电流也将增加。因此应当仔细研究一下3.3V器件VOL 规范对电路灌电流的限制。通常，灌电流越大，VIL就越高。因此需要小心不要违反VIL参数要求。如果CMOS 输出VOL过高，则必须考虑加大上拉电阻值。如果电阻太大，二极管偏置电流会变低，从而导致二极管的开关速率降低。

　　Microchip新推出的16位PIC24系列单片机提供了可简化5V接口的独特功能。该系列单片机的输入引脚可承受 5V(或 5.5V)电压，即使器件正常情况下运行在3.3V或更低的Vdd电压下。这些输入引脚不需要连接到Vdd的箝位二极管，而是采用了不同的ESD保护机制。对于5V接口来说，这是非常重要的特性，因为这样不需要电阻分压器就可以直接将5V输出连接到3.3V器件。让我们回到图3的例子，可见添加了这一功能即可实现无缝的5V接口。

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