不同電源供電的電路橋接的有效方法
假如要將5V規(guī)劃轉(zhuǎn)為3.3V，第一件事即是尋求電源為3.3V但別的功能一樣的單片機(jī)。大多數(shù)情況下，都能找到支撐3.3V電壓的平等器材。并且，基本上，3.3V器材的成本與之相等，乃至更低。假如找不到可運行在3.3V條件下的替代器材，那么就有必要選用雙電源了。這篇文章的要點即是評論選用雙電源供電的規(guī)劃。
對于5V和3V器材共存的規(guī)劃，首要有必要了解邏輯電平緩輸入/輸出構(gòu)造。對于輸入，需求思考VIH(確保被檢查為高輸入的電壓)和VIL(確保被檢查為低輸入的電壓)。將3.3V系統(tǒng)連接到5V器材時，VIH 一般會比VIL帶來更大的疑問。當(dāng)然，這并不是說能夠忽略VIL 參數(shù)。驅(qū)動器材有必要輸出高于接納器材VIH(min)值的電壓才能確保準(zhǔn)確的邏輯檢查。可是，假如電壓太高也欠好。
簡直一切CMOS器材在一切I/O引腳都選用了某種方式的ESD維護(hù)。完成ESD維護(hù)最常見的辦法是選用箝位二極管將這些引腳連接到Vdd 和 Vss。這一般意味著最大輸入電壓為Vdd +0.3V，最小輸入電壓為Vss - 0.3V。假如電壓超出這一規(guī)模，維護(hù)二極管就會導(dǎo)通。假如輸入端沒有串聯(lián)電阻，就會致使這些二極管經(jīng)過極大電流，并有也許形成器材鎖死。這肯定不是所期望發(fā)作的。假如電壓足夠高(如3.3V系統(tǒng)中的5V輸入)，那么串聯(lián)電阻有必要非常大才能確保箝位電流處于安全規(guī)模內(nèi)。假如電阻足夠大，那么因為引腳電容和 PCB布線而引起的低輸入容抗也許就會變得主要起來。RC時間常數(shù)會致使信號推遲。很多出產(chǎn)商都主張不要運用箝位二極管完成ESD維護(hù)。因而，選用串聯(lián)電阻并非將5V信號饋送到3.3V器材的最佳辦法。
讓我們看一下規(guī)范CMOS器材的邏輯電平，大多數(shù)器材的VIH (min)都是0.7 Vdd或 0.8 Vdd。而 VIL(max) 大致在0.2 Vdd或0.3 Vdd。對于5V邏輯，對應(yīng)的VIH 為 3.5V或4.0V，VIL(max) 為1.0V或1.5V。在低負(fù)載時，大多數(shù)CMOS器材的輸出都接近于電源電壓(0.1 或 0.2V)。跟著負(fù)載電流添加，VOH 會變低。此刻，確定VOH有必要要思考負(fù)載電流。
與串聯(lián)輸入電阻相比，更好的辦法是選用電阻分壓器將5V信號轉(zhuǎn)換到3.3V輸入規(guī)模內(nèi)。電阻值的挑選有必要思考到一切公役。
核算時可參閱下面的公式：
R2/(R1 + R2)×VOH (min)＞VIH(min) (輸入電壓為標(biāo)稱值5 V與最大負(fù)公役之和)
R2/(R1 + R2)×VOH (max)
在上述核算過程中還應(yīng)當(dāng)思考到電阻值自身的公役。
另一種更簡略的解決方案是選用兼容TTL輸入的5V器材。TTL器材的VIH(min)是2.1V(Vdd為5V時)。在大負(fù)載值條件下，大多數(shù)3.3V器材能夠支撐更高的VOH電平。此刻，解決方案是將外設(shè)器材更換為兼容TTL輸入的平等器材。
應(yīng)該很簡單就能夠發(fā)現(xiàn)帶有TTL輸入的類似器材。表1給出了一些例子。
假如正在運用有必要選用5V供電的規(guī)范數(shù)字邏輯系列器材，那么能夠?qū)ひ捴蜹TL輸入的平等器材。(如，可運用74HCT 系列替代74HC 系列。)假如需求運用電平轉(zhuǎn)換器，那么可運用“HCT”或“VHCT”型的數(shù)字緩沖器。在大多數(shù)情況下，這一TTL輸入解決方案都比選用專用電平轉(zhuǎn)換器廉價。
對于5V和3V器材共存的規(guī)劃，首要有必要了解邏輯電平緩輸入/輸出構(gòu)造。對于輸入，需求思考VIH(確保被檢查為高輸入的電壓)和VIL(確保被檢查為低輸入的電壓)。將3.3V系統(tǒng)連接到5V器材時，VIH 一般會比VIL帶來更大的疑問。當(dāng)然，這并不是說能夠忽略VIL 參數(shù)。驅(qū)動器材有必要輸出高于接納器材VIH(min)值的電壓才能確保準(zhǔn)確的邏輯檢查。可是，假如電壓太高也欠好。
簡直一切CMOS器材在一切I/O引腳都選用了某種方式的ESD維護(hù)。完成ESD維護(hù)最常見的辦法是選用箝位二極管將這些引腳連接到Vdd 和 Vss。這一般意味著最大輸入電壓為Vdd +0.3V，最小輸入電壓為Vss - 0.3V。假如電壓超出這一規(guī)模，維護(hù)二極管就會導(dǎo)通。假如輸入端沒有串聯(lián)電阻，就會致使這些二極管經(jīng)過極大電流，并有也許形成器材鎖死。這肯定不是所期望發(fā)作的。假如電壓足夠高(如3.3V系統(tǒng)中的5V輸入)，那么串聯(lián)電阻有必要非常大才能確保箝位電流處于安全規(guī)模內(nèi)。假如電阻足夠大，那么因為引腳電容和 PCB布線而引起的低輸入容抗也許就會變得主要起來。RC時間常數(shù)會致使信號推遲。很多出產(chǎn)商都主張不要運用箝位二極管完成ESD維護(hù)。因而，選用串聯(lián)電阻并非將5V信號饋送到3.3V器材的最佳辦法。
讓我們看一下規(guī)范CMOS器材的邏輯電平，大多數(shù)器材的VIH (min)都是0.7 Vdd或 0.8 Vdd。而 VIL(max) 大致在0.2 Vdd或0.3 Vdd。對于5V邏輯，對應(yīng)的VIH 為 3.5V或4.0V，VIL(max) 為1.0V或1.5V。在低負(fù)載時，大多數(shù)CMOS器材的輸出都接近于電源電壓(0.1 或 0.2V)。跟著負(fù)載電流添加，VOH 會變低。此刻，確定VOH有必要要思考負(fù)載電流。
與串聯(lián)輸入電阻相比，更好的辦法是選用電阻分壓器將5V信號轉(zhuǎn)換到3.3V輸入規(guī)模內(nèi)。電阻值的挑選有必要思考到一切公役。
核算時可參閱下面的公式：
R2/(R1 + R2)×VOH (min)＞VIH(min) (輸入電壓為標(biāo)稱值5 V與最大負(fù)公役之和)
R2/(R1 + R2)×VOH (max)
在上述核算過程中還應(yīng)當(dāng)思考到電阻值自身的公役。
另一種更簡略的解決方案是選用兼容TTL輸入的5V器材。TTL器材的VIH(min)是2.1V(Vdd為5V時)。在大負(fù)載值條件下，大多數(shù)3.3V器材能夠支撐更高的VOH電平。此刻，解決方案是將外設(shè)器材更換為兼容TTL輸入的平等器材。
應(yīng)該很簡單就能夠發(fā)現(xiàn)帶有TTL輸入的類似器材。表1給出了一些例子。
假如正在運用有必要選用5V供電的規(guī)范數(shù)字邏輯系列器材，那么能夠?qū)ひ捴蜹TL輸入的平等器材。(如，可運用74HCT 系列替代74HC 系列。)假如需求運用電平轉(zhuǎn)換器，那么可運用“HCT”或“VHCT”型的數(shù)字緩沖器。在大多數(shù)情況下，這一TTL輸入解決方案都比選用專用電平轉(zhuǎn)換器廉價。
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