ADG3308/ADG3308 - 1：低电压双向逻辑电平转换器的深度剖析

在电子设计领域，电平转换是一个常见且关键的需求。不同的芯片或模块可能工作在不同的电压水平下，这就需要电平转换器来实现数据的可靠传输。今天，我们就来深入了解一下 ADG3308/ADG3308 - 1 这款低电压、双向逻辑电平转换器。

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一、产品概述

ADG3308/ADG3308 - 1 是一款包含八个双向通道的电平转换器，适用于多电压数字系统应用。它可以在低电压 DSP 控制器和较高电压设备之间进行数据传输，实现双向逻辑电平转换，且无需额外的方向信号来设置转换方向。

产品特性

1. 双向逻辑电平转换：能够在 A 侧和 Y 侧之间实现双向的电平转换，满足不同电压设备之间的数据交互需求。
2. 宽电压范围：工作电压范围为 1.15 V 至 5.5 V，适应多种不同电压的系统。
3. 低静态电流：静态电流小于 1 μA，有助于降低系统功耗，延长电池供电设备的续航时间。
4. 无方向引脚：简化了设计，无需额外的方向控制信号，降低了设计复杂度。

应用领域

该产品的应用十分广泛，涵盖了多个领域，如低电压 ASIC 电平转换、智能卡读卡器、手机及手机底座、便携式通信设备、电信设备、网络交换机和路由器、存储系统（SAN/NAS）、计算/服务器应用、GPS 以及便携式 POS 系统等。

二、工作原理

电平转换架构

ADG3308/ADG3308 - 1 由八个双向通道组成，每个通道都能在 A 到 Y 或 Y 到 A 的方向上进行逻辑电平转换。它采用了单触发加速器架构，确保了出色的开关特性。

在 A 到 Y 方向的逻辑电平转换中，使用了一个电平转换器（U1）和一个反相器（U2）；而在 Y 到 A 方向的转换中，则使用了 U3 反相器和 U4 反相器。单触发发生器会检测通道 A 侧或 Y 侧的上升或下降沿，发送短脉冲来开启 PMOS 晶体管（T1 和 T2）或 NMOS 晶体管（T3 和 T4），从而更快地对电容负载进行充电或放电，实现快速的上升和下降时间。

输入驱动要求

为确保 ADG3308/ADG3308 - 1 的正确运行，驱动该设备输入的电路应能够在驱动由 6 kΩ 电阻与 ADG3308/ADG3308 - 1 通道输入电容并联组成的负载时，保证上升/下降时间小于 3 ns。

输出负载要求

该电平转换器设计用于驱动 CMOS 兼容负载。如果需要电流驱动能力，建议在 ADG3308/ADG3308 - 1 输出和负载之间使用缓冲器。

使能操作

通过使能（EN）引脚，ADG3308/ADG3308 - 1 可以在 A 侧和 Y 侧的 I/O 引脚提供三态操作。当 EN = 0 时，设备进入三态模式，此时 VCCA 和 VCCY 电源的电流消耗降低，有助于节省功率，这在电池供电系统中尤为重要。对于 ADG3308，EN 输入引脚只能用 VCCY 兼容的逻辑电平驱动；而 ADG3308 - 1 则可以用 VCCA 或 VCCY 兼容的逻辑电平驱动。

电源供应

为了保证设备的正常运行，施加到 VCCA 的电压必须始终小于或等于施加到 VCCY 的电压。推荐的上电顺序是先 VCCY，然后 VCCA。只有当两个电源电压都达到标称值后，ADG3308/ADG3308 - 1 才能正常工作。不建议在 VCCA 在上电期间可能大于 VCCY 的系统中使用该器件，因为这会导致 VCCA 电源的电流显著增加。为了获得最佳性能，VCCA 和 VCCY 引脚应尽可能靠近设备与 GND 去耦。

三、性能参数

电气特性

ADG3308/ADG3308 - 1 的电气特性在不同的电压组合和负载条件下有详细的规定。例如，在不同的 VCCA 和 VCCY 电压组合下，其传播延迟、上升时间、下降时间和最大数据速率等参数会有所不同。

以 3.3 V ± 0.3 V ≤ VCCA ≤ VCCY，VCCY = 5 V ± 0.5 V 为例，在 A 到 Y 方向的电平转换中，传播延迟典型值为 6 ns，上升时间典型值为 2 ns，下降时间典型值为 2 ns，最大数据速率为 50 Mbps；在 Y 到 A 方向的电平转换中，传播延迟典型值为 4 ns，上升时间典型值为 1 ns，下降时间典型值为 3 ns，最大数据速率同样为 50 Mbps。

绝对最大额定值

该产品的绝对最大额定值规定了其能够承受的最大电压、温度等参数。例如，VCCA 到 GND 的电压范围为 - 0.3 V 到 +7 V，VCCY 到 GND 的电压范围为 VCCA 到 +7 V，工作温度范围为 - 40°C 到 +85°C 等。超过这些额定值可能会对产品造成永久性损坏，因此在设计时必须严格遵守。

四、封装与订购信息

封装形式

ADG3308 提供 20 引脚 TSSOP 和 20 引脚 LFCSP 封装；ADG3308 - 1 则采用 20 球 WLCSP 封装。不同的封装形式适用于不同的应用场景，设计师可以根据实际需求进行选择。

订购指南

在订购时，需要考虑温度范围和封装选项。例如，ADG3308BRUZ 表示温度范围为 - 40°C 到 +85°C，采用 20 引脚 TSSOP 封装的产品。

五、应用案例

单设备电平转换

图 40 展示了一个 3.3 V 微处理器通过 8 位总线与 1.8 V 外围设备进行数据读写的应用案例。在这个案例中，ADG3308/ADG3308 - 1 实现了 1.8 V 到 3.3 V 的 8 位电平转换，确保了不同电压设备之间的数据正常传输。

多设备共享总线

当应用需要在微处理器和多个外围设备之间进行电平转换时，可以利用 ADG3308/ADG3308 - 1 的三态特性。通过设置 EN = 0，可以使 I/O 引脚处于三态，从而允许 ADG3308/ADG3308 - 1 与其他设备共享数据总线，避免了竞争问题。图 41 展示了一个 3.3 V 微处理器通过三态特性连接到 1.8 V 外围设备的应用案例。

六、布局指南

对于高速数字 IC，印刷电路板（PCB）布局对电路的整体性能至关重要。在设计 ADG3308/ADG3308 - 1 的 PCB 布局时，需要注意以下几点：

1. 电源去耦：每个 VCC 引脚（VCCA 和 VCCY）应使用低等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESI）的电容进行去耦，并尽可能靠近 VCCA 和 VCCY 引脚放置。
2. 信号走线：高速信号走线的寄生电感可能会导致显著的过冲，因此应尽量缩短走线长度。
3. 接地平面：建议使用实心铜平面作为返回路径（GND），以降低接地阻抗。

总之，ADG3308/ADG3308 - 1 是一款功能强大、性能出色的双向逻辑电平转换器，适用于多种不同的应用场景。在设计过程中，我们需要充分了解其工作原理、性能参数和布局要求，以确保系统的稳定运行。你在实际应用中是否也遇到过电平转换的问题呢？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。