1. 简介
在今天的电子电路系统中电压电平的转换基本成为了必须。
例如：一
个ASIC的供电为VccA，而I/O器件的供电为VccB。
为了使它们之间正常通信，就需要一个如图1的电平转换（level－translation）方案。
输入电平限值和器件的输出电平主要根据器件采用的工艺技术和供电。
图2显示了不同的供电和元件技术的限值范围。
为了成功的实现两个
器件的接口，一定要保证以下的条件：
■驱动器件的Voh必须大于接收器件的Vih
■驱动器件的Vol必须小于接收器件的Vil
■驱动器件的输出电压范围不能超过接收器件的可容忍的I/O电
压范围
2. 双电源电平转换器件（Dual-Supply Level Translators）
2.1 特性
双电源的器件是为了满足两类总线或不同供电器件之间的异步通讯的。
这类器件采用双电源：VccA为A端（A side）供电，VccB为B端供电。
对于数据从A到B或B到A都能传输的双向的电平转换器件，方向取决于输入pin DIR的逻辑电平。
如果器件有OE控制，在OE有无效时
A端和B端的总线隔离。
TI的双电源器件有各种位宽的应用并几乎覆盖了当前出现的全部的供
电应用。
这些器件灵活，易用并能实现双向转换，对于许多电平转换
的应用都是理想的选择（译者注：强！）。
它们的电流驱动能力可以
使其适合长线及重载的应用。
SN74AVCB324245是一种32位双电源电平转换器件（由四组8位端口组成）。
图3显示了SN74AVCB324245的1.8V转3.3V的一个端口，同
时另一个端口实现3.3V到1.8V的转换。
双电源器件的优点：
●可以在不同电压结点间灵活的转换
●具有电流驱动的能力
●具有不同的位宽
2.2 产品列表
表1汇总了TI的双电源产品。
从2004一月起TI为其双电源产品实行了一种非常容易理解的
命名规则。
图4描述了SN74AVC8T245的名称解析。
3. 开漏输出器件
具有开漏输出的器件是指在输出和地之间有个N沟道的三极管（T1）。
如图5，这些器件可以用于电平转换的应用。
输出电压由VccB决定。
VccB可以大于输入高电平电压（up－translate）也可以低于输入高电平电压（down－translate）。
开漏器件对于各种电压节点间的电平转换非常有用。
但是，这种电平转换的方法存在一些缺点。
例如，当输出电平为低时，N沟道三极管是导通的，这样在VccB和GND之间有一个持续的电流流过上拉电阻
Rpullup和三极管T1。
这会影响整个系统的功耗。
采用较大值的上拉电阻可以减小电流。
但是，但是大的阻值会使输出
信号的上升时间变慢。
开漏输出器件的优点如下：
●可以用于各种电压节点的Up-translate和down－translate转
换
●可以用于“线与”方式
3.1 应用举例－应用SN74LVC2G07实行电平转换
图6显示了SN74LVC2G07一个Buffer作1.8V到5V的转换，
其它的作3.3V到1.8V的转换。
待续.....
3.1 应用举例－应用SN74LVC2G07实行电平转换
图6显示了SN74LVC2G07一个Buffer作1.8V到5V的转换，另一Buffe r作3.3V到1.8V的转换。
器件的电源电压为1.8V。
它可以保证器件将输入最低的VIH识别为有效的高电平。
输出上拉电阻的最小值取决于器件开漏脚的最大灌电流能力（maximum cur rent-sinking capability Iol max）。
而最大灌电流能力是受限于输出信号的最大允许的上升时间的。
Rpu(min)＝（Vpu-Vol）/ Iol(max)
对于图6中的SN74LVC2G07，假设Vpu1=5V±0.5V，Vpu2=1.8V±0.15V，而且电阻的精度为5%
Rpu1(min)＝((5.5V-0.45V)/4mA)×(1/0.95)=1.33kΩ
最接近的标称值为1.5kΩ。
Rpu2(min)＝（（1.8V-0.45V）/4mA）×（1/0.95）＝394.73Ω
最接近的标称值为430Ω。
图7显示了在不同上拉电阻值的情况下具有10pF容性负载情况下的输出波形。
当上拉电阻值增大后，输出信号的上升时间也增加了。
3.2 不要在CMOS驱动的输出端加上拉电阻
在电平转换时，系统设计者不能在CMOS器件的输出端加上拉电阻。
这种作法有很多弊端，应该避免使用。
一个问题是在输出为低时增加了功耗。
当CMO S驱动输出为高是也会产生另一个危害。
高电平的电源会通过上拉电阻对低电平电源灌电流。
此时，下部的N沟道晶体管是关闭的，上部的P沟道晶体管是导通的。
电流灌入低电平的电源会产生无法预料的后果。
4 FET开关
TI的CB3T,CBT,CBTD和TVC系列的总线开关可以用作Level-shifter。
FET开关非常适用于不需要电流驱动并有很短传播时延的电平转换应用。
FET开关的好处：
<!--[if !supportLists]-->●<!--[endif]-->很短的传播时延
<!--[if !supportLists]-->●<!--[endif]-->TVC器件（或者将CBT 器件配置为TVC）不用方向控制就可以实现双向电平转换
TI的CB3T系列器件可以用于5V到3.3V转换。
图9显示了CB3T器件用作双向电平转换的一些应用。
在图9中，SN74CB3T3306被用来连接3V和5V总线。
CB3T的电源为3V。
当信号从5V总线到3V总线时，CB3T器件将输出电压设置为3V。
当信号从3V总线到5 V总线时，5V端的输出电压为2.8V。
这对于5V TTL器件的Vih电平是可用的。
但是这种应用有两个弊端：
<!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->CB3T3306的2.8V的Voh电平降低了5V端的高电平噪声余度（margin）。
此时的噪声余度为2.8V-2.0V=8 00mV。
<!--[if !supportLists]-->2.<!--[endif]-->因为CB3T器件的输出高电平没有被驱动到VCC的电压轨，5V接收端会出现额外的电源功耗ΔIcc 电流（在第6节会详细讨论ΔIcc）
注意：VCC=3V，TA=25℃，Io=1uA时，Voh电平为2.8V。
对于5V CMOS接收端而言2.8V不是有效的Vih电平。
因此，CB3T器件不能3V总线向5V CMOS总线的升压转换。
4.1 CBT和CBTD器件
CBT和CBTD系列器件可以用来作5V系统与3.3V系统的连接。
这类器件只能用来作5V CMOS系统与3.3V系统的降压转换。
它们还可以用于5V TTL系统与3.3V系统的双向转换。
图10显示了SN74CBT1G384作5V到3.3V的转换。
器件的VCC脚与5V电源间必须连接一个外部的二极管。
外部的二极管将导通三极管的门电压将为4.3V。
再加上Vgs上的1V压降，Pin2上的电压就为3.3V了。
增加的二极管可用于将输出置为很低的电压。
有时，二极管上的静态电流太小，不能使二极管导通，就需要在二极管与地之间加个电阻R来提供足够的偏置电流。
图11显示了5V转3.3V的波形。
从输入端到输出端的传输时延非常小。
CBT器件也可以配置为Translation Voltage Clamp(TVC)器件，在双向应用中就不用方向控制了。
未完，待续.......。