混合逻辑电平的接口技术
关键词:接口 逻辑电平 电源变换
在功耗低、体积小的便携式设备(蜂窝电话、PDA、笔记本电脑、数字相机等)的应用需求驱动下,越来越多的半导体器件采用低电压设计技术,很多半导体器件制造厂家纷纷推出3.3V和2.5V等一系列超低功耗集成电路。这样使很多低电压逻辑标准得以广泛应用。在新一代的银行终端、教育终端等产品的设计过程中,为了降低成本、保持与终端外设的兼容性,还需要在同一系统中采用许多不同逻辑标准的器件,因此在同一系统中不可避免地存在不同供电电压的模块。如何解决不同的逻辑电平信号间的接口问题,就成了硬件工程师面临的关键技术。本文结合TFT彩色液晶网络终端的设计,详细介绍了几种逻辑电平信号的接口特性,并讨论了它们之间的接口技术。
1 DC/DC电源变换
传统的线性稳压器,如LM117系列都要求输入电压比输出电压高3V以上,否则不能正常工作,同时传统的线性稳压器转换效率低,发热量大,所以LM117系列已经不能满足低功耗小体积的应用系统的电源设计要求。电池供电的便携式设备,对于电源转换效率和散热要求更高,所以必须寻求其他的解决方案。
TFT彩色液晶网络终端主板涉及大量的5.0V和3.3V逻辑信号,必须有5.0V和3.3V两个供电模块。为了与其它系列终端的外置电源兼容,这里采用国家半导体公司的LM2576从12V变换到5V,再采用MICREL公司的MIC5207(或Linear公司的LT1086)从5V变换到3.3V。
LM2576是基于开关电源技术的低电压输出单片集成电路,内置52kHz的振荡电路,仅仅需要4个外围器件,电源转换效率高达77%,输出电流最大可达3A,发热量小,电磁辐射小,可靠性高。
面对低电压电源的需求,许多电源芯片公司推出了低压差线性稳压器LDO(Low Dropout Regulator)。这种电源芯片的压差可以低至0.2V~1.3V,可以实现5V转3.3V/2.5V、3.3V转2.5V/1.8V等要求。生产LDO的公司很多,如ALPHA、 LT(Linear Technology)、NI(National semiconductor)、TI等。低压差线性稳压器MIC5207特别适合手持的电池供电设备,它有一个与COMS、TTL电平兼容的使能控制引脚,便于关断电源降低功耗,其外围电路也特别简单。
2 各种逻辑电平信号的电特性
在TFT彩色液晶网络终端系统中,中央处理器Intel PXA255的I/O端口是3.3V的CMOS结构;USB Host控制器SL811HS的I/O端口是3.3V的CMOS结构?熏兼容TTL电平;超级I/O控制器W83977ATF具有5.0V CMOS和5.0V TTL两种 I/O端口。它们的电平特性如表1所示。遵守同一逻辑电平标准的不同器件,端口的电特性可能略有不同,即使是同一器件,在不同环境下表现出的电特性也是不同的,所以在设计电路时,一定要具体情况具体分析。
表1中,VOH表示输出高电平的最小值;VOL表示输出低电平的最大值。表1VIH表示输入高电平的最小值;VIL表示输入低电平的最大值。表1列出了器件的常见电特性,有些集成电路略有差别。
表1 PXA255、SL811HS与W83977ATF I/O端口的电平特性
银行终端需要外接的串口设备多达8个以上,所以解决RS-232C串口与3.3V和5
《混合逻辑电平的接口技术》