智能手機的高性能、小封裝邏輯電平轉(zhuǎn)換方案

　　在這些雙電源邏輯電平轉(zhuǎn)換方法中，單向邏輯電平轉(zhuǎn)換的原理就是在輸出啟用(Output Enable,)為低電平時，提供A點至B點轉(zhuǎn)換;而在輸出啟用為高電平時，A、B之間呈現(xiàn)高阻態(tài)(Hi-Z)，通常當作電阻無窮大來處理，相當于沒有接通。常見的雙電源單向邏輯電平轉(zhuǎn)換器有如安森美半導(dǎo)體的NLSV1T34AMX1TCG、NLSV2T244MUTAG、NLSV4T3234FCT1G、NLSV8T244MUTAG、NLSV22T244MUTAG等。這些雙電源單向邏輯電平轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用包括通用輸入輸出(GPIO)端口、串行外設(shè)接口(SPI)端口和通用串行總線(USB)端口等。

　　帶方向控制引腳的雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器的工作原理是：引腳和方向控制(DIRection，T/)引腳均為低電平時，提供B點至A點轉(zhuǎn)換;引腳為低電平、T/引腳為高電平時，提供A點至B點轉(zhuǎn)換;而在引腳為高電平時，A點至B點方向和B點至A點方向均處于高阻態(tài)，相當于沒有接通。安森美半導(dǎo)體即將推出帶方向控制引腳的雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器的常見應(yīng)用是以字節(jié)(byte)訪問的存儲器及I/O器件。

　　自動感測雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器(推挽型輸出)的工作原理是：啟用(EN)引腳為低電平時，轉(zhuǎn)換器處于待機狀態(tài);EN引腳為高電平、I/O電平不變時，轉(zhuǎn)換器處于穩(wěn)態(tài);EN引腳為高電平、I/O電平變化時，轉(zhuǎn)換器檢測到變化，并產(chǎn)生脈沖，I/O藉P溝道MOSFET(PMOS)上拉至更快。典型的自動感測方向雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器(推挽型輸出)有如安森美半導(dǎo)體的NLSX3012MUTAG、NLSX3013FCT1G、NLSX3013BFCT1G、NLSX4014MUTAG和NLSX3018MUTAG等。這類轉(zhuǎn)換器的常見應(yīng)用包括通用異步收發(fā)器(UART)、USB端口、4線SPI端口和3線SPI端口等。

　　用于漏極開路應(yīng)用(如I2C)的自動感測雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器同樣包含3個狀態(tài)：EN引腳為高電平、NMOS導(dǎo)通時，處于工作狀態(tài)，輸入端I/O電平下拉至地，即輸入低電平;EN引腳為高電平、NMOS處于高阻態(tài)時，處于工作狀態(tài)，輸出端I/O電平上拉至VCC，即輸入高電平;EN引腳為低電平時，轉(zhuǎn)換器處于待機狀態(tài)。典型的用于漏極開路應(yīng)用(如I2C)的自動感測雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器有如安森美半導(dǎo)體的NLSX4373MUTAG、NLSX4348FCT1G和NSLX4378BFCT1G等。這類轉(zhuǎn)換器的常見應(yīng)用包括I2C總線、用戶識別模塊(SIM)卡、單線(1-Wire)總線、顯示模塊、安全數(shù)字輸入輸出(SDIO)卡等。

　　上述幾種雙電源邏輯電平轉(zhuǎn)換器中，不帶方向控制引腳的自動感測轉(zhuǎn)換器和帶方向控制引腳的轉(zhuǎn)換器各有其優(yōu)劣勢。自動感測轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在將微控制器的I/O線路減至最少，是用于異步通信的簡單方案，劣勢則是成本高于及帶寬低于帶方向控制引腳的轉(zhuǎn)換器。帶方向控制引腳的轉(zhuǎn)換器優(yōu)勢是作為大宗商品元件，成本低，是用于存儲器映射I/O的簡單方案，劣勢則是微控制器引腳數(shù)量多。

　　而在不帶方向控制引腳的自動感測轉(zhuǎn)換器中，也有集成方案(如NLSX3373)與分立方案(如NTZD3154N)之區(qū)別。集成方案NLSX3373為單顆IC，估計占用的印制電路板(PCB)空間僅為2.6 mm2;分立方案NTZD3154N采用雙MOSFET及4顆01005封裝(即0402)的電阻，估計占用的PCB總空間為3.3 mm2。集成方案提供低功率待機模式，而分立方案則不提供高阻抗/待機模式。這兩種不同方案的低壓工作特性、帶寬及電路特性也各不相同。

　　安森美半導(dǎo)體雙電源電平轉(zhuǎn)換器規(guī)范及要求

　　安森美半導(dǎo)體的雙電源邏輯電平轉(zhuǎn)換器與競爭器件相比，體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括：更寬的電壓轉(zhuǎn)換范圍、更低的靜態(tài)功率消耗和/或支持更高的數(shù)據(jù)率。如安森美半導(dǎo)體帶推挽輸出的自動感測雙向轉(zhuǎn)換器NLSX3013的雙電源轉(zhuǎn)換范圍分別1.3 V至4.5 V和0.9 V至VCC C 0.4 V，性能接近的競爭器件則分別為1.65 V至3.6 V和1.2 V至VCC C 0.4 V;兩者支持的數(shù)據(jù)率分別為140 Mbps和100 Mbps。更具體的比較參見表2。