3V、5V混合系统中不同电平器件接口的4种情况

一、 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1就是各种转换电平的例子：
TTL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×Vcc以上
              VIL为0.3×Vcc以下。
 
                                                           图1 TTL及CMOS器件的转换电平
    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3V TTL输入；
•  3VTTL输出驱动5V TTL输入；
•  5V CMOS输出驱动3V TTL输入；
•  3VTTL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Vcc-2VBE，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3VTTL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 CMOS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3VTTL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。

二、 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。
(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Vcc，而3V端则用3V作为Vcc。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部能达到满电源幅值，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。
 
                                                           图2 74LVC4245电平移位器
    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3所示。它的输出端由一个上拉电阻R接到5V电源。
 
                                                              图3 74LVC07电平移位器

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