低压CPLD EPM7512A的混合电压系统设计

限制问题。器件对加到输入或者输出脚上的电压通常是有限制的。这些引脚由二极管或者分离元件接到Vcc。如果接入的电压过高，则电流将会通过二极管或者分离元件流向电源。例如在3.3V器件的输入端加上5V的信号，则5V电源会向3.3V电源充电。持续的电流将会损坏二极管和其它电路元件。

② 两个电源间电流的互串问题。在等待或者掉电方式时，3.3V电源降落到0V，大电流将流通到地。这使得总线上的高电压被下拉到地，引起数据丢失和元件损坏。必须注意的是：不管在3.3V的工作状态还是在0V的等待状态，都不允许电流流向Vcc。

③ 接口输入转换门限问题。用5V的器件驱动3.3V的器件有很多不同的情况，同样TTL和CMOS间的转换电平也存在着不同情况。驱动器必须满足接收器的输入转换电平，并且要有足够的容限以保证不损坏电路元件。

(3)EPM7512A与5V电平接口的4种情形

　　在该系统中，有下面4种不同的情况需考虑。(配置脚VCCINT、VCCIO均须接3.3V，把EPM7512A配置成 3.3V TTL器件。)

① 5V TTL器件驱动EPM7512A(直接相连)。由于5V TTL和3.3V的电平转换标准是一样的，5V TTL器件输出的典型值为3.6V，因此，如果3.3V器件能够承受5V的电压，则从电平上来说是完全可以直接相连的。EPM7512A能承受5V TTL电平驱动。

② EPM7512A驱动5V TTL器件(直接相连)。由于 3.3V器件的VOH和VOL电平分别是2.4V和0.4V，5V TTL器件的VIH 和VIL 电平分别是2V和0.8V；而EPM512A 实际上能输出3V摆幅的电压，显然5V TTL器件能够正确识别EMP7512A的输入电平。

③ 5V CMOS器件驱动EPM7512A(直接相连)。分析5V CMOS的VOH 和VOL以及3.3V的VIH 和VIL 的转换电平可以看出，虽然两者存在一定的差别，但是能够承受5V电压的3.3V器件能够正确识别5V器件送来的电平值。所以能够承受5V电压的3.3V 器件的输入端可以直接与5V器件的输出端接口。EPM7512A有5V容限，故能直接与5V器件的输出端接口。

④ EPM7512A驱动5V CMOS(不能直接相连)。3.3V与5V CMOS的电平转换标准是不一样的。从表1中可以看出，3.3V输出的高电压的最低电压值VOH = 2.4V(输出的最高电压可以达到3.3V)，而5V CMOS器件要求的高电平最低电压VIH = 3.5V，因此EMP7512A的输出不能直接与5V CMOS器件的输入相连接。为此必须做些处理。最通用的方法就是，使用电平接口转换芯片实现3.3V与5V电平的相互转换。可以采用双电压(一边是3.3V，另一边是5V)供电的双向驱动器来实现电平转换。如TI的SN74ALVC164245、SN74ALVC4245等芯片，可以较好地解决3.3V与5V电平的转换问题。对于5 V TTL 或者5 V CMOS器件，如果驱动3.3V(但无5V容限)的器件，就不能直接连接，而也可通过SN74ALVC16245来实现5V到3.3V的转换。对于EPM7512A驱动5V CMOS的情况还有个比较好的方法是，使输出口OC(集电极开路)输出，外面接一个电阻上拉到5V，这样就可以驱动5V CMOS器件了，只是逻辑反向了而已。

4 总 结

　　混合逻辑系统会在一个比较长的时间内存在。它的设计比较复杂，必须仔细分析其中的逻辑接口问题，否则容易使芯片烧毁或者逻辑失真。笔者在应用EEM7512A的过程中总结了这几种方法，对设计混合逻辑系统具有普遍意义。

《低压CPLD EPM7512A的混合电压系统设计(第2页)》