探索FXMA108：多功能8位信号转换器的卓越性能

在电子设计领域，信号转换器是实现不同逻辑电平之间电压转换的关键组件。今天，我们将深入探讨 onsemi 推出的 FXMA108 这款可配置双电压供应转换器，了解它的特性、应用以及设计要点。

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一、FXMA108 概述

FXMA108 是一款专为单双向电压转换设计的 8 位信号转换器，能够在 1.65V 至 5.5V 的电压范围内实现两种逻辑电平之间的转换。其 A 端口跟踪 VCCA 电平，B 端口跟踪 VCCB 电平，支持 1.8V、2.5V、3.3V 和 5.0V 等多种电压的双向转换。该器件具有 3 态输出和自动方向感应功能，无需方向控制引脚，使用起来更加便捷灵活。

二、关键特性

2.1 双向接口与全配置

FXMA108 能够在 1.65V 至 5.5V 的两个电平之间实现双向接口，其输入和输出能够跟踪 VCC 电平，具有高度的可配置性。这种特性使得它可以适应不同的电压环境，满足多样化的设计需求。

2.2 非优先上电

该器件的一大优势是允许任意一个 VCC 先上电。当任一 VCC 为 0V 时，输出处于高阻抗状态，避免了上电顺序对器件的影响。不过，为了确保在电源上下电过程中不出现总线争用、过大电流或振荡等问题，建议使用上拉电阻将 /OE 引脚连接到 VCCA，上拉电阻的大小应根据驱动 /OE 引脚的器件的灌电流能力来确定。

2.3 3 态输出与电源保护

输出在达到有效 VCC 电平之前保持 3 态，若任一 VCC 接地，输出将切换到 3 态，提供了电源关闭保护功能。同时，器件内部的电源控制电路会在任一 VCC 移除时将器件置于 3 态，增强了系统的稳定性和可靠性。

2.4 总线保持与 ESD 保护

FXMA108 具有总线保持电路，无需额外的上拉或下拉电阻，避免了电阻对输出状态的干扰。此外，它还具备出色的 ESD 保护能力，B 端口 I/O 到 GND 的人体模型 ESD 保护超过 8kV，A 端口 I/O 到 GND 超过 4kV，充电设备模型超过 2kV，有效保护器件免受静电损坏。

三、应用领域

FXMA108 的特性使其在多种电子设备中得到广泛应用，如手机、PDA、数码相机、便携式 GPS 和存储设备等。这些设备通常需要在不同的电压逻辑之间进行信号转换，FXMA108 能够满足它们对电压转换的需求，同时保证信号的稳定传输。

四、引脚配置与功能

4.1 引脚定义

FXMA108 采用 20 引脚的 WQFN 封装，各引脚具有明确的功能定义。VCCA 和 VCCB 分别为 A 侧和 B 侧的电源供应引脚，A0 - A7 和 B0 - B7 为输入或 3 态输出引脚，/OE 为输出使能输入引脚，GND 为接地引脚。

4.2 功能表

通过控制 /OE 引脚的电平，可以实现对输出状态的控制。当 /OE 为低电平时，器件正常工作；当 /OE 为高电平时，输出处于 3 态。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

在使用 FXMA108 时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压、输入电压、输出电压、输入输出二极管电流等。超过这些额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

5.2 推荐工作条件

为了确保器件的正常工作，建议在推荐的工作条件下使用，包括电源电压、输入电压、工作温度和输入边沿速率等。在这些条件下，器件能够发挥最佳性能。

5.3 直流电气特性

FXMA108 的直流电气特性包括高电平输入电压、低电平输入电压、高电平输出电压、低电平输出电压、总线保持输入最小驱动电流、总线保持输入过驱动电流、输入泄漏电流、电源关闭泄漏电流、3 态输出泄漏电流和静态供应电流等。这些特性对于理解器件的工作原理和性能至关重要。

5.4 动态输出电气特性

动态输出电气特性主要涉及输出上升时间和下降时间，不同的 VCCA 和 VCCB 电压范围对应不同的上升和下降时间。这些特性影响着信号的传输速度和质量。

5.5 交流特性

交流特性包括传播延迟、偏斜等参数。偏斜是指同一侧输出信号之间传播延迟的变化，仅适用于具有相同极性切换的输出信号。虽然这些参数在生产中不进行测试，但 onsemi 保证了其性能。

5.6 最大数据速率

FXMA108 的最大数据速率与 VCCA 和 VCCB 的电压范围以及传输方向有关。在不同的电压组合下，器件能够实现不同的最大数据速率，最高可达 100Mbps。

5.7 电容特性

电容特性包括输入电容、输入/输出电容和功率耗散电容等。这些参数对于理解器件的电气性能和功耗具有重要意义。

六、I/O 架构优势

6.1 自动方向感应

FXMA108 无需外部方向引脚，其 I/O 架构能够自动检测两侧的输入转换，并将数据自动传输到相应的输出。例如，当 A 侧和 B 侧都处于静态低电平时，若 B 端口发生 LH 转换，器件内部的 I/O 架构会自动将传输方向从 A 到 B 改变为 B 到 A。

6.2 驱动电容负载

在 HL/LH 转换期间，即“动态模式”下，FXMA108 会自动切换到高电流驱动模式，通过一个强输出驱动器（典型值为 30mA）和一个弱输出驱动器（典型值为 100μA）并行驱动输出通道。经过约 10ns - 50ns 的延迟后，强驱动器关闭，仅由弱驱动器（即“总线保持”）维持通道的逻辑状态。这种设计使得器件能够快速充电和放电电容传输线，同时在“静态模式”下（无转换）自动切换到低功耗模式，降低功耗。

6.3 低功耗设计

在“静态模式”下，只有总线保持驱动通道，ICC 典型值小于 5μA，有效降低了功耗。

七、设计要点

7.1 电源上下电顺序

推荐的上电顺序是先给第一个 VCC 供电，再给第二个 VCC 供电，最后将 /OE 输入驱动为低电平以启用器件。下电顺序则相反，先将 /OE 输入驱动为高电平禁用器件，然后依次移除两个 VCC 的电源。

7.2 避免使用上拉/下拉电阻

由于 FXMA108 具有总线保持电路，不建议使用上拉或下拉电阻，因为它们可能会干扰输出状态，并且通过这些电阻的电流可能会超过总线保持驱动电流。

八、总结

FXMA108 作为一款多功能的 8 位信号转换器，凭借其双向转换、自动方向感应、低功耗等特性，在电子设计中具有广泛的应用前景。在使用过程中，我们需要注意其电气特性和设计要点，以确保器件的正常工作和系统的稳定性。你在实际应用中是否遇到过类似信号转换器的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。