TXB0108：8位双向电压电平转换器的技术剖析

在电子设计领域，不同电压电平之间的转换是常见且关键的需求。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的TXB0108，一款具备自动方向感应和±15kV ESD保护功能的8位双向电压电平转换器。

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一、产品特性亮点

宽电压范围支持

TXB0108的A端口支持1.2V至3.6V的电压，B端口支持1.65V至5.5V的电压（需满足(V{CCA} ≤V{CCB})）。这使得它能够在多种不同电压节点之间实现通用的低电压双向转换，如1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V和5V等。

电源隔离特性

当任意一个(V_{CC})输入为GND时，所有输出都处于高阻抗状态，这一特性增强了电路的安全性和稳定性。

低功耗设计

最大(I_{cc})仅为4mA，有效降低了功耗，适合对功耗敏感的应用场景。

ESD保护

具备出色的ESD保护能力，A端口的人体模型（HBM）为2000V，B端口更是达到了±15kV，同时两者的充电设备模型（CDM）均为1000V，有效保护芯片免受静电损害。

二、产品详细信息

封装形式

TXB0108提供多种封装形式，如GXY/ZXY、DQS、PW和RGY等。不同封装在引脚排列和尺寸上有所差异，工程师可以根据实际应用需求进行选择。

引脚说明

该芯片共有20个引脚，其中A1 - A8为参考(V{CCA})的输入/输出引脚，B1 - B8为参考(V{CCB})的输入/输出引脚，(V{CCA})和(V{CCB})分别为A端口和B端口的电源引脚，OE为输出使能引脚，GND为接地引脚。

工作条件

• 绝对最大额定值：(V{CCA})的范围为 - 0.5V至4.6V，(V{CCB})为 - 0.5V至6.5V，输入电压范围为 - 0.5V至6.5V等。超出这些范围可能会对器件造成永久性损坏。
• 推荐工作条件：(V{CCA})为1.2V至3.6V，(V{CCB})为1.65V至5.5V，工作温度范围为 - 40°C至85°C。

三、电气和开关特性

电气特性

在不同的电压和温度条件下，TXB0108的输出高电平、输出低电平、输入电流等参数都有相应的规定。例如，当(V{CCA}=1.2V)，(I{OH}=-20mA)时，(V_{OHA})的典型值为1.1V。

开关特性

不同的(V{CCA})和(V{CCB})组合下，其传播延迟（(t{pd})）、使能时间（(t{en})）、禁用时间（(t{dis})）、上升和下降时间（(t{rA})、(t{fA})、(t{rB})、(t{fB})）以及通道间偏移（(t{SK(O)})）等参数有所不同。以(V{CCA}=1.2V)为例，(t{pd})从A到B的典型值在不同(V{CCB})下分别为9.5ns（(V{CCB}=1.8V)）、7.9ns（(V_{CCB}=2.5V)）等。

四、工作原理与应用

工作原理

TXB0108的架构无需方向控制信号来控制数据从A到B或从B到A的流向。在直流状态下，输出驱动器可保持高或低电平，但设计为较弱的驱动能力，以便在总线上的数据流向相反时能被外部驱动器覆盖。同时，输出单稳态触发器可检测A或B端口的上升或下降沿，加快电平转换速度。

应用场景

主要用于不同接口电压的设备或系统之间的电平转换，例如在微控制器与不同电压的外设之间进行信号传输时，TXB0108可以确保信号的正确传输。

五、设计注意事项

电源上电顺序

在操作过程中，要始终确保(V{CCA} ≤V{CCB})。在上电顺序方面，(V{CCA} ≥V{CCB})不会损坏器件，因此任何电源都可以先上电。

使能与禁用

通过OE输入可以禁用器件，将OE置低可使所有I/O处于高阻抗状态。禁用时间（(t{dis})）和使能时间（(t{en})）分别表示OE信号变化到输出实际禁用或使能的延迟时间。

上拉或下拉电阻

由于TXB0108的输出驱动器直流驱动能力较低，若在数据I/O上外接上拉或下拉电阻，其阻值应高于50kΩ，以避免与输出驱动器产生冲突。同时，该器件不适合用于I2C或1-Wire等使用开漏驱动器的双向数据I/O应用场景。

TXB0108凭借其宽电压范围、低功耗、出色的ESD保护等特性，为电子工程师在电平转换设计中提供了一个可靠的选择。然而，在实际应用中，工程师还需要根据具体的电路需求和设计要求，合理选择封装形式、设置工作条件，并注意相关的设计注意事项，以确保电路的稳定运行。大家在使用TXB0108的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。