LSF型电平转换芯片的工作原理和使用注意事项

大家好，这里是大话硬件。

今天这篇文章想分享一下电平转换芯片相关的内容。

其实在之前的文章分享过一篇关于电平转换芯片的相关内容，具体可以看链接《高速电路逻辑电平转换设计》。当时这篇文章也是分析的电平转换芯片，不过那时候更多的是分析芯片的动态性能，比如在文章中提到的几个参数，数据速率，传播延时，输入和输出电压变化斜率等，这些参数更多的是影响器件在进行电平转换的动态过程中的指标。写当时那篇文章的时候，刚好是使用OD门进行了电平转换，出现了带宽不够的情况，因此输出了那篇文章。

那么这篇文章将从另外的角度来分析下电平转换芯片的工作原理和不同类型的电平转换芯片的差异。板级设计中，电平转换芯片使用较多，特别是在低功耗的设计中，因为处理器为了降低功耗，外围的IO口电平基本都是设计为1.8V，但是有些外设的接口，考虑到通用和噪声兼容性，大多数是3.3V的I/O口。因此，使用1.8V的处理器来驱动3.3V的外设，经常就需要使用到电平转换芯片。

进行电平转换的电路非常多，有分离式的，集成式的，有使用晶体管设计的，也有使用MOS管设计的。这篇文章不探讨分离式的设计，仅仅对集成式，自动方向识别的电平转换芯片其中的LSF型进行分析。

TI官网最后一栏的LSF型是本篇文章主要分析的内容，在后续的文章中陆续介绍TXB型和TXS型的使用。

这里选取TI的芯片PCA9306芯片作为原理分析的实例。

上面是硬件框图，但是，在使用时需要注意VREF1和VREF2的电压值，为什么会写这篇文章，因此在实际工作中遇到了有些人在连接时将两边的电压搞反了，导致无法使用。

虽然这个芯片是双向识别的，但是需要注意，这个芯片的电压其实并不是双向的，也就是两边的电压并不是随意调换。在手册前面就提到了电压的要求如下：

VREF1和VREF2的电压是存在严格要求，当VREF1为1.2V时，VREF2的电压必须比VREF1高，不能在VREF2这边设定一个0.9V的电压这样。下面来具体分析一下为什么会有这样的要求。

从上面的分析可以看出，如果VREFB太小，在200KΩ电阻上的压降无法保证VEN能将MOS管打开，所以进行电平转换时，电压需要严格遵守手册中的要求。当从B端往A端进行电平转换时，经过的过程和上面的一样的，这里不再赘述。

上拉电阻的取值，取决于SW在导通时产生的压降，手册中有详细的推荐值，如果流过SW的电流为15mA，按照表格中取值即可。

这个电平转换芯片比较常用的场合在od型的总线上，即用在IIC电平转换时的电路设计中，而TXB和TXS型的电平转换则用在非OD上比较常见，在后面的文章中会继续分析。

LSF型电平转换芯片使用时注意点：

（1）两边的电压VREF1和VREF2并不是取任意值，有严格的要求；

（2）可以使用EN关键来控制内部开关的开通和关断实现电平转换

（3）EN和VREFB管脚连接在一起

（4）注意上拉电阻的取值

（5）可用于高速数据传输的场合，可达100MHz