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电压级翻译器:连接一个电压不断变化的世界

11月30日,2020年经过尼古拉斯·圣约翰

电压级转换器在SD/micro SD卡读卡器、无线接入点和5G飞蜂窝中是必不可少的。这些设备到底是如何工作的?

如今,微处理器、soc和asic正在不同的技术节点中制造,从而导致不同的电压供应水平。这些变化的电压水平会阻止设备之间的交流——除非我们使用电压级转换器

生长的BDVL翻译市场

电压级转换器,尤其是双向电压电平(BDVL)翻译器的市场稳步增长。例如,刚刚结合了最近的二极管发布了双向电压转换器,PI4ULS3V4857,这可以将1.8 V信号转换为1.8 V至1.8 V至3.0 V信号。

pi4uls3v4857的框图

PI4ULS3V4857的框图。使用的图像礼貌二极管合并

据报道,该设备兼容SD 3.0,专为SD/micro SD卡读卡器、无线接入点和5G飞蜂窝等应用设计。它还可以在高达208mhz的时钟速率下工作,这与低电压能力一起,允许该设备与一些最新的SoC和ASIC技术一起使用。

什么是电压转换器?

为了针对不同的设备彼此数字地通信,它们都必须能够在逻辑电平方面解释相同的数字信号。逻辑电平值取决于电源电压电平,因为一些常见的数字设备具有+ 5V,+ 3.3V,+/- 5V等电压电平。

如果设备彼此恰好地挂钩,则它们只能在共享电源电压水平时正确沟通。然而,如果它们使用电压级转换器,则任何设备都可以与另一个设备通信。这可能发生,因为这些设备将输入信号转换为与输出侧的电源轨兼容的输入信号。

此过程如下图所示:

单向翻译器的示例

图1。单向翻译器的示例,来自半导体的FXLP34。使用的图像礼貌在半导体上

此设置唯一的问题是转换器仅具有一个预定义的输入和一个预定义的输出。这不是非常有效的,因为许多数字通信协议需要与两个设备通信。

两种类型的双向翻译

对此的更强大的解决方案是一个电压转换器,其可以根据哪些设备改变其方向,该设备是输入,并且其是输出。有两种方法可以实现这一点,其中一个如下所示:

双向转换器的示例

图2。双向转换器的示例,FXLH1T45来自半导体使用的图像礼貌在半导体上

从图2中,我们看到一个具有来自其中一个连接设备的第三输入的双向转换器。基于该输入,转换器将确定哪个设备是输入,并且是输出。虽然这种方法确实工作,但在半导体中,它不是执行翻译的理想方法。

方向控制的负担现在仍然在设备A或B上,因此设计人员必须采取额外的步骤,以便与此转换器正确运行。

图3提供了一个更简单的选项,因为它是最健壮的双向翻译器,其中包含自动方向特性。

自动方向总线控股译者的示例

图3。一个自动方向总线保持转换器的例子,来自ON Semiconductor的FXLA101。使用的图像礼貌在半导体上

这是通过一个执行“总线保持”功能的电路实现的。该电路的示例如下所示:

具有总线保持功能的电路框图

具有总线保持功能的电路的框图。使用的图像礼貌在半导体上

该电路将检测高-低或低-高的转换,并暂停一小段时间。在这段时间内,存储以前的状态。当发现下一个跃迁时,电路将根据存储的前一个状态驱动电路进入新状态,而新状态决定了输入和输出的方向。

理论上简单,实际上很复杂

包括双向电压电平转换器的子集的电压电平转换器是关键的组件,以适应各种操作电压。虽然这些设备的原则上可能很简单,但事实上它们具有很大的功能,并且需要正确地放置在电路内,以确保最佳操作