3V与5V混合系统中逻辑器件接口问1.doc

3V与5V混合系统中逻辑器件接口问题(3) 3.3 biCMOS输出电路 LVT和AL VT器件的biCMOS输出电路如图5所示。它用双极NPN晶体管和CMOS场效应管来获得输出电压摆幅达到电源电压的要求。电流不会通过NPN双极晶体管T1回流到VCC，但在P沟道MOS场效应管中的内在二极管仍然会形成一条从输出端到VCC的电流通路（为了简化，图 5中没有画出该二极管）。因此这种电路不能接高于VCC的电压。 /span 图5 biCMOS输出电路 对图5电路所加的保护电路，如图6 所示。增加了反向偏置的肖特基二极管D1，用以防止电流从输出端流到 VCC。为了简化，图中没有画出双极晶体管。图6中的输出端与5V驱动器共用一条总线。在三态方式时，电路可以得到保护。当出现总线争夺即两个驱动器都以高电平驱动总线时，比较器将P沟道MOS场效应管T1断开。当3V 器件处于等待方式而3V电源为0时，比较器和肖特基二极管D sub1可以起保护作用。  图6 用比较器和反向偏置的肖特基二极管 保护3V器件的输出端  ? 4 3V 、5V混合系统中不同电平器件接口的4种情况 为了保证在混合电压系统中数据交换的可靠性，必须满足输入转换电平的要求，但又不能超过输入电压的限度。图7就是各种转换电平的例子： br / T TL电平 输入高电平VIH 2V以上； 输入低电平VIL 0.8V以下。 CMOS电平 VIH为0.7×V CC以上； VIL为0.3×VC C以下。 a href=attachment/a53670114047b41.gif target= _blank 例如VCC为5V±0.5V的系统，CMOS的输入电压VIH至少是3.85V，而VIL必须小于1. 35V。 在3V/5V混合系统的设计中，必须讨论以下4种信号电平的配置： 5V TTL输出驱动3 V TTL输入； 3V输出驱动5V TTL输入； 5V CMOS输出驱动3V TTL 输入； 3V输出驱动5V CMOS输入。 （1）通常，5V TTL器件可以驱动3V TTL输入，因为典型双极晶体管的输出并不能达到电源电压幅度。当一个5V器件的输出为高电平时，内部压降限制了输出电压。典型情况是 emVCC－2VBE /sub，即约3.6V。这样工作通常不会引起5V电源的电流流向3V电源。但是，因为驱动器结构会有所不同，因此必须控制驱动器的输出不宜超过3.6V以防万一。  （2）用3V器件驱动5V TTL的输入端应当是没有困难的。不管是 CMOS或biCMOS器件，3V器件实际上能输出3V摆幅的电压。对5V TTL输入的高电平2V门限是容易满足的。 （3）当用5V CM OS器件来驱动3V TTL输入时，必须小心选择。要选用的3V接收器件应具有5V的容限。 （4）前面曾谈到3V输出可以驱动5V TTL器件输入，但要注意对5V CMOS 器件的输入来说情况却大不一样。应该记住3V输出是不能可靠地驱动5V CMOS输入的。在最坏的情况下，当VCC=5. 5V时所要求的VIH至少是3.85V，而3V器件是不能达到的。 br / 　 5 两种电平移位器件 上面讨论了不同电平器件接口的4种情况，那么对于第4种情况该怎么办？这里介绍两种电平移位器件可以解决类似问题。 /p （1）双电源电平移位器74LVC4245  74LVC4245是一种双电源的电平移位器，如图8所示。5V端用5V电源作为VCCA，而3V端则用3V作为VCCB。它的功能类似于常用的收发器74LVC245，所不同的是用两个电源而不是一个电源。 74LVC4245的电平移位在其内部进行。双电源能保证两边端口的输出摆幅都能达到满电源幅值，并且有很好的噪声抑制性能。因此该器件用来驱动5V CMOS器件的输入是很理想的。它的缺点是增加了功耗。 （2）74LVC07 较为简单的一种电平移位器件是74LVC07。它使用一个漏极开路缓冲器去驱动5V CMOS器件的输入，如图9所示。它的输出端由一个上拉电阻R接到5V电源。 ? 图9 74LVC07电平移位器 6 结论 /span 5V器件能和3V甚至更低电压的器件共存于一个系统中。这种情况已经存在并将存在相当长的时间。在设计这种系统时要分析其中逻辑器件的接口问题。其关键是理解和