總線收發(fā)器與電平轉(zhuǎn)換

245是比較常見的總線收發(fā)器，具有轉(zhuǎn)換速度快、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)設(shè)計(jì)中。

首先，有幾個(gè)概念需要搞清楚：

1)輸入高電平（Vih）：保證邏輯門的輸入為高電平時(shí)所允許的最小輸入高電平，當(dāng)輸入電平高于Vih時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為高電平。

2)輸入低電平（Vil）：保證邏輯門的輸入為低電平時(shí)所允許的最大輸入低電平，當(dāng)輸入電平低于Vil時(shí)，則認(rèn)為輸入電平為低電平。

3)輸出高電平（Voh）：保證邏輯門的輸出為高電平時(shí)的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時(shí)的電平值都必須大于此Voh。

4)輸出低電平（Vol）：保證邏輯門的輸出為低電平時(shí)的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時(shí)的電平值都必須小于此Vol。

5)閥值電平(Vt)：數(shù)字電路芯片都存在一個(gè)閾值電平，就是電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平。它是一個(gè)界于Vil、Vih之間的電壓值，對于CMOS電路的閾值電平，基本上是二分之一的電源電壓值，但要保證穩(wěn)定的輸出，則必須要求輸入高電平>Vih>Vt，輸入低電平

6)Ioh：邏輯門輸出為高電平時(shí)的負(fù)載電流（為拉電流）。

7)Iol：邏輯門輸出為低電平時(shí)的負(fù)載電流（為灌電流）。

8)Iih：邏輯門輸入為高電平時(shí)的電流（為灌電流）。

9)Iil：邏輯門輸入為低電平時(shí)的電流（為拉電流）。

其次，是搞清楚進(jìn)行邏輯和電平轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)：

1)驅(qū)動(dòng)器的VOH必須高于接收器的VIH。

2)驅(qū)動(dòng)器的VOL必須低于接收器的VIL。

3)驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓不得超過接收器的I/O電壓容差。

在平時(shí)應(yīng)用中，經(jīng)常碰到FPGA或者M(jìn)CU的IO輸出需要使用245來做緩沖，也是利用245的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)來彌補(bǔ)FPGA或者M(jìn)CU驅(qū)動(dòng)力的不足。FPGA或MCU比較常用的輸出是2.5VCMOS 3.3CMOS、3.3VTTL等。對于245而言，如果要求輸出是3.3V，則比較容易處理，而如果要求輸出是5V,需要注意。

對于HC245,典型的CMOS器件，供電電壓2~6V,VIH和VIL隨著供電電壓的不同而不同，一般分別為0.7VCC、0.3VCC左右。典型的器件參數(shù)如下圖：

需要245輸出高電平為5V，則供電電壓VCC應(yīng)該是5V，此時(shí)VIH的最小值和VIL的最大值分別約為3.5V和1.5V。

下圖是Cyclone III的IO口電平表：

從表中可以讀出，3.3V TTL、3.3VCMOS、3VTTL、3VCMOS、2.5VTTL、2.5VCMOS的VOH的最小值分別為2.4、3.1、2.4、2.8、2、2。這些值都小于HC245的VIL值3.5V。如果此時(shí)選用HC245作為收發(fā)器，顯然不合適。在很多時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)的確有人這樣用了，而且數(shù)據(jù)收發(fā)似乎也正常，這是為什么呢？原來這里還有一個(gè)電平叫做Vt，一般情況下，輸入的電平在大于Vt后可以被識別為高電平，而低于Vt的可以被識別為低電平，但這個(gè)是電路剛剛勉強(qiáng)能翻轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的電平，在環(huán)境發(fā)生一些變化（如低溫、電磁干擾）時(shí)很可能就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。5VCMOS的Vt約為2.5V，對于大多數(shù)3.3V、3V、甚至2.5V的器件，在驅(qū)動(dòng)電流不是很大的情況下，輸出一般都很接近VCC，所以電平就可以被正確識別。這種設(shè)計(jì)對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性是非常不利的，應(yīng)該盡量避免。

HC245的輸入可以兼容TTL電平，其供電電壓為4.5V~5.5V，VIH和VIL符合5VTTL的標(biāo)準(zhǔn)，分為為2V和0.8V。典型器件的參數(shù)如下表：

從這里我們我們就可以發(fā)現(xiàn)，選用HCT245作為Cyclone III的3.3V TTL、3.3VCMOS、3VTTL、3VCMOS、2.5VTTL、2.5VCMOS輸出的緩沖是可以的。

二，雙供電收發(fā)器

對于245這類的收發(fā)器，輸入、輸出是單獨(dú)供電，在需要雙向的傳輸中就不合適。還是前面的FPAG例子，F(xiàn)PGA的IO輸入和輸出都是3.3V，而且FPGA的IO最大能承受的輸入電壓是3.6V，如果此時(shí)用HC245/HCT245作為緩沖對FPGA輸入信號很可能就會(huì)損壞FPGA的IO。這種場合下具有雙向供電的收發(fā)器或者電平轉(zhuǎn)換器就是較好的選擇。

2.1具有方向控制類

74LVC8T245是TI近幾年推出的一款有8通道的雙向雙供電收發(fā)器?；镜囊恍﹨?shù)如下：

每個(gè)管腳灌入、拉出電流可以高達(dá)24mA，一般應(yīng)用已經(jīng)足夠?？梢酝ㄟ^控制方向的DIR管腳來確定是輸入還是輸出。這些器件需要注意的是控制管腳（DIR、OE）的參考電平。比如上面的74LVC8T245的控制腳參考電平是VCCA，那么就需要搞清楚控制信號的電平是否滿座A端的電平要?dú)狻?/p>

這種具有方向控制的器件也不是萬能的，有些場合就不合適使用。比如有以下IO有時(shí)候需要作為輸入，有時(shí)候又作為輸出，一直在變化，此時(shí)就需要選用“無方向控制”的雙供電器件。