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2007年11月专题讨论----5V与3V器件的兼容设计

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楼主: BitFu
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gyt| | 2007-11-3 11:14 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览

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DONGXU| | 2007-11-4 16:12 | 只看该作者

金鹏有3V的汉字屏

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zxq1234508| | 2007-11-5 08:25 | 只看该作者

用74LVC4245转换一下

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qiushui007| | 2007-11-5 09:06 | 只看该作者

电源端加个HT7533, 输出3.3V.

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L0P0C| | 2007-11-5 14:49 | 只看该作者

74LVCXX就可以解决你的一切问题。

不过此类芯片是贴片的,嘿嘿

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古道热肠| | 2007-11-5 17:03 | 只看该作者

除了74LVCXX,就没别的办法了?

  大家先看看下面这个图,讨论一下可能存在风险的地方.下图是3.3V的51单片机与5V的PS2键盘的接口.

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古道热肠| | 2007-11-5 17:18 | 只看该作者

电脑中毒,贴不上图,只能等到明天了。

  大家先想想该怎样接吧!

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zsl602| | 2007-11-5 21:05 | 只看该作者

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古道热肠| | 2007-11-6 11:02 | 只看该作者

3V系统接PS2键盘电路图

   大家看过图后,多侃侃自己的想法或疑问。

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BitFu|  楼主 | 2007-11-6 11:10 | 只看该作者

74LS125的电源是5V?

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农民讲习所| | 2007-11-6 15:24 | 只看该作者

设计的花俏了

遵循基本原则,应该采用OC方式的接口IC,比如74HC07之类的(74lvc07更好),一片搞定,一点风险也没有。

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古道热肠| | 2007-11-6 16:29 | 只看该作者

所长说得对

  这个电路的HC125另外两个三态门给其它部分用了。所以没选7407。
回BitFu 这个HC125的VCC是接3.3V的。

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BitFu|  楼主 | 2007-11-7 08:37 | 只看该作者

转一下xwj的一段话,大家怎么看?


 xwj 发表于 2007-11-2 10:09 侃单片机 ←返回版面    

29楼: 现在都是趋向低电压化了,用3.3V的地方比用5V的地方多得多了 

除非要兼容某些老掉牙的旧设备,不然3.3V是趋势哦 
 

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古道热肠| | 2007-11-7 11:32 | 只看该作者

器件低电压是有优势,但兼容性设计还是会常用到

  就说现在的PC机吧,核心电压1.8V,但要做出一个标准的并口(打印机口),就得与5V的器件进行接口。通常是用专用的LPC芯片完成转换。

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mxinfa| | 2007-11-7 17:29 | 只看该作者

PS2的clk与dat本来就是oc

PS2的clk与dat本来就是oc可以直接用上拉拉到3.3,没有必要使用芯片

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yczhang| | 2007-11-9 16:39 | 只看该作者

这个主题不错

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315avr| | 2007-11-9 18:47 | 只看该作者

支持,N多串行FLASH都3V版本了,超多人痛苦中

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赤铸| | 2007-11-10 09:39 | 只看该作者

旧帖再发

逻辑电平兼容与逻辑电平转换(简单总结)

BBS 上询问逻辑电平转换的人很多,几乎数日就冒一次头。而且电平转换的方法也不少,各有特点。我先做个简单实用的总结,省得老是重复讨论同样的问题。

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 > VIH
    VOL < VIL
    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)。
    如果只有一两个信号要转换,弄个16245固然罗嗦,就是74AHC04之类的SO-14的芯片,也嫌大了,这是可以考虑 TI 或 Onsemi 的单/双门逻辑系列,如 74AHC1G04, 74AHCT1G04...可以节省板面积、优化布线。

(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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补充:我发现漏了一种情况

像有人发帖问的,5V -> 15V(非标准逻辑电平)

对于这种电平提升幅度较大的场合:
1. 低速:方案(1)
2. 高速:“挪用”大功率MOSFET驱动芯片,如 MAX627

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古道热肠| | 2007-11-10 16:29 | 只看该作者

楼上总结得很好,我来补充点实例

5V系统,接口3.3V的AT45DB161,可以直接接,问这为什么,看DATASHEE,提到这款3.3V芯片的IO有5V耐受力,加5V不会出问题的。
5V系统,接口3.3V的NANDFLASH,能直接接吗?不能,为什么,因为这芯片不允许IO口有5V电平出现,除了楼上提到的方法,还有比较典型的CPLD降压法能解决这问题
3.3V的LPC2114系统,接口5V的24C04,可以直接接,因为LPC2114明确指示其IO口有5V的耐受性。
高电平转换成低电平,可以用MC1413来实现,原理与三极管或OC门似,但其一片带7个反相器,用起来很方便。

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hotpower| | 2007-11-10 16:46 | 只看该作者

ULN2803就不麻烦了~~~俺一般这样轻松搞定

俺喜欢简单的几路时:

正逻辑:
3V ----> OC门 + 上拉电阻 ----> OC门 + 上拉电阻 ----> 5V

负逻辑:
3V <---- 上拉电阻+(正)二极管(负) <---- 5V

这里的OC门俺一般喜欢用MC1413(ULN2003)或ULN2803.

俺几乎从不用74HC07之类的玩意~~~

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