ON Semiconductor FXWA9306：双向I2C总线和SMBus电压电平转换器

在电子设计中，不同电压域之间的信号转换是一个常见的挑战。ON Semiconductor的FXWA9306双向I2C总线和SMBus电压电平转换器为解决这一问题提供了一个优秀的解决方案。下面我们就来详细了解一下这款产品。

文件下载：FXWA9306-D.PDF

主要特性

多模式兼容

FXWA9306是一款2位双向转换器，适用于混合模式I2C总线应用中的SDA和SCL线路。它与标准模式、快速模式和快速模式增强型I2C总线以及SMBus兼容，最大传播延迟小于1.5ns，能够适应标准模式和快速模式I2C总线设备以及多主机系统。

宽电压范围转换

该转换器允许在(V{CCA}=1.0)到3.6V和(V{CCB}=1.8 - 5.0V)之间进行电压电平转换，支持I2C时钟拉伸和多主机功能。

无方向引脚双向转换

它无需方向引脚即可实现双向电压转换，输入和输出端口之间的导通电阻低至3.5Ω，能减少信号失真。其I2C总线I/O端口（A0、A1、B0和B1）为开漏输出，且具有5V容限，可支持混合模式信号操作，还具备无锁定操作特性。

封装形式多样

提供8引脚无引线MicroPak™（1.6mm x 1.6mm）和MSOP8（TSSOP8）两种封装形式，方便不同的设计需求。

详细参数

直流电气特性

在不同的测试条件下，FXWA9306展现出了良好的电气性能。例如，输入钳位电压(V{IK})在(I{I} = -18mA)、(V{I(OE)} = 0V)时为 -1.2V；高电平输入电流(I{IH})在(V{I} = 5V)、(V{I(OE)} = 0V)时最大为5µA等。

交流电气特性

在不同的负载条件和输入电压下，其传播延迟也有所不同。例如，在(V{I(OE)} = 3.3V)、(V{IH} = 3.3V)、(V{IL} = 0V)、(V{M} = 1.15V)、(V{CCA} = 2.3V)的条件下，当负载电容(C{L}=15pF)时，从（输入）B0或B1到（输出）A0或A1的低到高传播延迟(t_{PLH})最大为0.60ns。

引脚配置与真值表

引脚配置

FXWA9306的引脚配置清晰明确，各引脚功能如下：	Pin #	Name	Description
1	GND	接地
2	(V_{CCA})	低电压A侧电源
3	A 0	A侧输入或三态输出，通过上拉电阻连接到(V_{CCA})
4	A 1	A侧输入或三态输出，通过上拉电阻连接到(V_{CCA})
5	B 1	B侧输入或三态输出，通过上拉电阻连接到(V_{CCB})
6	B 0	B侧输入或三态输出，通过上拉电阻连接到(V_{CCB})
7	(V_{CCB})	高电压B侧电源
8	OE	输出使能输入，连接到(V_{CCB})并通过高电阻上拉

真值表

Control
OE	Outputs
LOW Logic Level	3-State
HIGH Logic Level	Normal Operation; A0 = B0, A1 = B1

需要注意的是，如果OE引脚驱动为低电平，FXWA9306将被禁用，A0、A1、B0和B1引脚将被强制进入三态。并且，为了实现最佳的转换器操作，OE参考(V{CCB})，其逻辑电平应至少比(V{CCA})高1V。

应用信息

双向转换配置

在双向钳位配置中，OE输入必须连接到(V{CCB})，并且两个引脚都要通过上拉电阻（通常为200kΩ）拉到高侧(V{PU(D)})。同时，建议在(V{CCB})上使用滤波电容。(I^{2}C)总线主输出可以是图腾柱或开漏输出（可能需要上拉电阻），(I^{2}C)总线设备输出也可以是图腾柱或开漏输出（需要上拉电阻将B0和B1输出拉到(V{PU(D)})）。

上拉电阻选择

上拉电阻的值需要将导通状态下通过开关晶体管的电流限制在约15mA，以确保导通电压在260mV到350mV之间。计算公式为： [R{PU}=frac{V{PU}(D)-0.35V}{0.015A}]

最大频率计算

FXWA9306的最大频率完全取决于具体应用。为了最大化设备性能，需要注意以下几点：

• 将FXWA9306靠近处理器放置，以最小化走线长度。
• 走线长度应小于飞行时间的一半，以减少振铃和反射。
• 信号边沿越快，振铃的可能性越高。
• 驱动强度越大（最高可达15mA），设备可使用的频率就越高。

此外，FXWA9306不是总线缓冲器，只有在设备禁用时才隔离总线两侧，在激活时提供电平转换。它可以用于运行两个不同频率的总线，但在400kHz总线运行时，100kHz总线必须隔离。

总结

ON Semiconductor的FXWA9306双向I2C总线和SMBus电压电平转换器是一款功能强大、性能出色的产品。它在电压转换、信号传输等方面表现优异，能够满足多种不同的应用需求。电子工程师在进行相关设计时，可以充分考虑这款产品的特性和优势，以实现更高效、稳定的电路设计。你在实际设计中是否使用过类似的电压电平转换器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。