常用的TTL与CMOS电平转换方案
1.
常用的电平转换方案
(1)
晶体管
+
上拉电阻法
就是一个双极型三极管或
MOSFET
，
C/D
极接一个上拉电阻到正电源，输入
电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。
(2) OC/OD
器件
+
上拉电阻法
跟
1)
类似。适用于器件输出刚好为
OC/OD
的场合。
(3) 74xHCT
系列芯片升压
(3.3V→5V)
凡是输入与
5V TTL
电平兼容的
5V CMOS
器件都可以用作
3.3V→5V 电平
转换。
——这是由于
3.3V CMOS
的电平刚好和
5V TTL
电平兼容
(
巧合
)
，而
CMOS
的输出电平总是接近电源电平的。
廉价的选择如
74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...)
系列
(
那个字
母
T
就表示
TTL
兼容
)
。
(4)
超限输入降压法
(
5V→3.3V
, 3.3V→1.8V, ...)
凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。
这里的
"
超限
"
是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电
源，但越来越多的新器件取消了这个限制
(
改变了输入级保护电路
)
。
例如，
74AHC/VHC
系列芯片，其
datasheets
明确注明
"
输入电压范围为
0~5.5V"
，如果采用
3.3V
供电，就可以实现
5V→3.3V 电平转换。
(5)
专用电平转换芯片
最著名的就是
164245
，
不仅可以用作升压
/
降压，
而且允许两边电源不同步。
这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的
(
俺前不久买还是￥
45/
片，虽
是零售，也贵的吓人
)
，因此若非必要，最好用前两个方案。
(6)
电阻分压法
最简单的降低电平的方法。
5V
电平，经
1.6k+3.3k
电阻分压，就是
3.3V
。
(7)
限流电阻法
如果嫌上面的两个电阻太多，
有时还可以只串联一个限流电阻。
某些芯片虽
然原则上不允许输入电平超过电源，
但只要串联一个限流电阻，
保证输入保护电
流不超过极限
(
如
74HC
系列为
20mA)
，仍然是安全的。
(8)
无为而无不为法
只要掌握了电平兼容的规律。某些场合，根本就不需要特别的转换。例如，
电路中用到了某种
5V
逻辑器件，
其输入是
3.3V
电平，
只要在选择器件时选择
输入为
TTL
兼容的，就不需要任何转换，这相当于隐含适用了方法
3)
。
(9)
比较器法
算是凑数，有人提出用这个而已，还有什么运放法就太恶搞了。
2.
电平转换的
"
五要素
"
(1)
电平兼容
解决电平转换问题，
最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。
而电平兼容原
则就两条：
ＶＯＨ表示输出高电平的最小值；ＶＯＬ表示输出低电平的最大值。ＶＩＨ表示输入高电平
的最小值；ＶＩＬ表示输入低电平的最大值
VOH > VIH
（不然被视为低电平）
VOL < VIL
（不然被视为高电平）
再简单不过了！当然，考虑抗干扰能力，还必须有一定的噪声容限：
|VOH-VIH| > VN+
|VOL-VIL| > VN-
其中，
VN+
和
VN-
表示正负噪声容限。
只要掌握这个原则，
熟悉各类器件的输入输出特性，
可以很自然地找到合理
方案，如前面的方案
(3)(4)
都是正确利用器件输入特性的例子。
(2)
电源次序
多电源系统必须注意的问题。
某些器件不允许输入电平超过电源，
如果没有
电源时就加上输入，很可能损坏芯片。这种场合性能最好的办法可能就是方案
(5)
——
164245
。如果速度允许，方案
(1)(7)
也可以考虑。
(3)
速度
/
频率
某些转换方式影响工作速度，
所以必须注意。
像方案
(1)(2)(6)(7)
，
由于电
阻的存在，
通过电阻给负载电容充电，
必然会影响信号跳沿速度。
为了提高速度，
就必须减小电阻，这又会造成功耗上升。这种场合方案
(3)(4)
是比较理想的。
(4)
输出驱动能力
如果需要一定的电流驱动能力，
方案
(1)(2)(6)(7)
就都成问题了。
这一条跟
上一条其实是一致的，因为速度问题的关键就是对负载电容的充电能力。
(5)
路数
某些方案元器件较多，
或者布线不方便，
路数多了就成问题了。
例如总线地
址
和
数
据
的
转
换
，
显
然
应
该
用
方
案
(3)(4)
，
采
用
总
线
缓
冲
器
芯
片
(245,541,16245...)
，或者用方案
(5)
。
(6)
成本
&
供货
前面说的
164245
就存在这个问题。
"
五要素
"
冒出第
6
个，因为这是非技术因素，而且
太根本了，以至于可以忽略。
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原文地址::http://blog.sina.com.cn/s/blog_5f39a4380100dh62.html (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或 MOSFET,C/D ...
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