SN74LXC1T45总线收发器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments SN74LXC1T45/SN74LXC145-Q1双电源总线收发器是一款1位、双电源非反向双向电压电平转换器件。I/O引脚A和控制引脚 (DIR) 以VCCA逻辑电平为基准,I/O引脚B以VCCB逻辑电平为基准。Texas Instruments SN74LXC1T45/SN74LXC145-Q1上的A引脚可接受1.1V至5.5V I/O电压,B引脚可接受1.1V至5.5V I/O电压。DIR上的高电平允许从A传输到B,DIR上的低电平可允许B至A数据传输。SN74LXC145-Q1器件符合AEC-Q100标准,适用于汽车应用。

数据手册:*附件:Texas Instruments SN74LXC1T45,SN74LXC145-Q1总线收发器数据手册.pdf

特性

  • 完全可配置的双轨设计,允许每个端口在1.1V至5.5V电压范围内工作
  • 稳健、无干扰电源排序
  • 高达420Mbps支持3.3V至5.0V
  • 施密特触发输入可实现慢速或高噪声输入
  • 具有集成动态下拉电阻器的I/O有助于减少外部元件数量
  • 控制输入具有集成静态下拉电阻器,支持浮动控制输入
  • 高驱动强度(5V时高达32mA)
  • 低功耗
    • 最大3µA (25°C)
    • 最大6µA (–40°C至125°C)
  • VCC隔离和VCC断开 (I off-float ) 特性
    • 如果任一VCC 电源<100mV或断开,则所有I/O均下拉,然后变为高阻抗
  • Ioff支持局部关断模式运行
  • 兼容LVC系列电平转换器
  • 控制逻辑(DIR和OE)以VCCA为基准
  • 工作温度范围:–40°C至+125°C
  • 闭锁性能超过100mA,符合JESD 78 II类标准
  • 静电放电保护超出JESD 22标准
    • 人体模型:4000V
    • 1000V充电器件模型

功能框图

双电源

SN74LXC1T45总线收发器技术解析与应用指南

一、产品概述

SN74LXC1T45是德州仪器(TI)推出的一款单比特双电源总线收发器,具备可配置的电平转换功能。该器件采用先进的双轨设计,允许每个端口在1.1V至5.5V的宽电压范围内独立工作,为不同电压域的系统间通信提供了理想解决方案。

作为TI LXC系列产品的最新成员,SN74LXC1T45在2021年9月发布初版后,于同年12月进行了修订,目前已成为量产产品(PRODUCTION DATA)。该器件继承了TI电平转换器产品线的高可靠性特点,同时在小封装和低功耗方面实现了突破。

二、关键特性

  1. 宽电压工作范围‌:
    • 双电源设计,VCCA和VCCB均可工作在1.1V至5.5V之间
    • 支持任意组合的电压转换(如1.2V↔3.3V、1.8V↔5V等)
    • 允许VCCA=VCCB的同电压域应用
  2. 高性能传输‌:
    • 支持高达420Mbps的数据速率(3.3V至5.0V转换时)
    • 典型传播延迟最低可达12ns(5V至1.2V转换)
    • 集成施密特触发器输入,可处理缓慢或噪声较大的输入信号
  3. 电源管理特性‌:
    • 静态电流极低,最大仅6μA(-40°C至125°C)
    • 支持部分断电模式(Ioff)
    • VCC隔离功能,当任一电源<100mV或断开时,I/O自动进入高阻态
  4. 集成保护功能‌:
    • 数据I/O集成动态下拉电阻(约100kΩ)
    • 控制输入集成静态下拉电阻(约5MΩ)
    • ESD保护:4000V HBM/1000V CDM

三、功能描述

3.1 架构与工作原理

SN74LXC1T45采用非反相双向架构,通过DIR控制引脚决定数据传输方向:

  • DIR=高电平:数据从A端口传输至B端口
  • DIR=低电平:数据从B端口传输至A端口

DIR控制信号始终以VCCA为参考电平,而A端口信号参考VCCA,B端口信号参考VCCB。这种设计使得该器件能够实现任意两个电压域之间的安全电平转换。

3.2 电源管理特性

器件具有多项先进的电源管理功能:

  1. Ioff保护‌:当器件断电时,输入/输出电路进入高阻态,防止电流倒灌
  2. VCC隔离‌:任一电源失效(<100mV)时,所有I/O先被拉低然后进入高阻态
  3. 无毛刺电源序列‌:支持电源任意顺序上电/掉电,确保稳定工作

四、典型应用

4.1 电平转换应用

SN74LXC1T45最常见的应用是连接不同工作电压的数字系统,例如:

  • 1.8V处理器与3.3V外设的接口
  • 5V工业传感器与1.2V低功耗MCU的连接
  • 混合电压系统的通用I/O扩展

4.2 特殊应用场景

  1. 消除缓慢/噪声信号‌:
    利用内置施密特触发器,可有效消除机械开关抖动或长线传输引入的噪声
  2. LED/蜂鸣器驱动‌:
    高驱动能力(5V时最大32mA)可直接驱动指示灯或报警器
  3. 信号调理‌:
    可作为模拟信号的数字缓冲器,提高系统抗干扰能力

五、设计注意事项

5.1 布局指南

  1. 在VCCA和VCCB电源引脚附近放置0.1μF去耦电容
  2. 尽量缩短信号走线长度,特别是高速应用时
  3. 避免DIR控制信号与数据线平行长距离走线

5.2 热管理

器件提供多种封装选项,热特性各异:

  • SOT-23(DBV):θJA=217.4°C/W
  • SC70(DCK):θJA=216.1°C/W
  • X2SON(DTQ):超小体积(1.0×0.8mm)

在高环境温度或大负载电流应用中,需根据实际功耗计算结温,确保不超过125°C上限。

六、选型与替代

SN74LXC1T45提供多种封装选择:

  • DBV(SOT-23-6):2.9×1.6mm
  • DCK(SC70-6):2.0×1.25mm
  • DTQ(X2SON-6):超小1.0×0.8mm

对于需要汽车级认证的应用,可选用SN74LXC145-Q1型号。在需要多通道电平转换的场合,可考虑TI的SN74AVC4T245等产品。

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