цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

Автор: Mike(admin) от 5-01-2021, 05:55

В настоящее время микропроцессоры, системы на кристалле (SoC) и специализированные микросхемы (ASIC) производятся при различных технологических узлах, что приводит к различным уровням напряжения питания. Эти различные уровни напряжения могут помешать устройствам «разговаривать» друг с другом, если мы не будем использовать преобразователи уровня напряжения.


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

Преобразователи уровня напряжения необходимы также в таких устройствах, как устройства чтения карт SD/microSD, точки беспроводного доступа и фемтосоты 5G. Как именно работают эти устройства?


Рынок преобразователей уровня напряжения, особенно двунаправленных преобразователей уровня напряжения (BDVL), неуклонно растет. Например, недавно компания Diodes Incorporated выпустила двунаправленный преобразователь напряжения PI4ULS3V4857, который может преобразовывать сигнал 1,2 В в сигнал 1,8 В и из сигнала 1,8 В в сигнал 3,0 В.


PI4ULS3V4857

Это устройство совместимо с SD 3.0 и предназначено для таких приложений, как устройства чтения карт SD/microSD, точки беспроводного доступа и фемтосоты 5G. Оно также может работать с тактовой частотой до 208 МГц, что, наряду с возможностями низкого напряжения, позволяет использовать это устройство с некоторыми из новейших технологий SoC и ASIC. Но что же именно из себя представляет подобный преобразователь уровня напряжения, зачем он нужен, и каков его принцип работы?


Чтобы различные устройства могли обмениваться данными друг с другом в цифровом формате, они оба должны иметь возможность одинаково интерпретировать цифровые сигналы с точки зрения логических уровней. Значения логического уровня зависят от уровней напряжения питания, поскольку некоторые распространенные цифровые устройства имеют уровни напряжения + 5 В, + 3,3 В, +/- 5 В и другие.


Если устройства просто подключены друг к другу, они могут правильно взаимодействовать только в том случае, если у них общие уровни напряжения питания. Однако, если они используют преобразователи уровня напряжения, любое устройство может связываться с другим. Это может произойти из-за того, что эти устройства преобразуют входные сигналы в сигналы, совместимые с шиной питания на выходной стороне. Этот процесс показан на следующем рисунке.


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

Единственная проблема здесь заключается в том, что у преобразователя есть только один предопределенный вход и один предопределенный вывод. Это не очень эффективно, поскольку многие протоколы цифровой связи требуют обмена данными между обоими устройствами.


Более надежным решением этой проблемы является преобразователь напряжения, который может изменять свое направление в зависимости от того, какое устройство является входом, а какое – выходом. Это можно сделать двумя способами, один из которых показан далее.


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

На этом рисунке мы видим двунаправленный преобразователь с третьим входом, который поступает от одного из подключенных устройств. На основе этого ввода преобразователь определит, какое устройство является входом, а какое – выходом. Хотя этот метод работает, ON Semiconductor отмечает, что это не идеальный метод выполнения преобразования уровней.


Бремя управления направлением по-прежнему лежит на устройстве A или B, и поэтому разработчик должен предпринять дополнительные шаги для правильной работы с этим преобразователем. На следующем рисунке представлен гораздо более простой вариант, поскольку это наиболее надежный вид двунаправленного преобразователя, который включает функцию автоматического направления.


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

Это осуществляется через схему, которая выполняет функцию «удержания шины». Пример этой схемы показан далее.


Что такое преобразователь уровня напряжения и как он работает

Эта схема обнаружит переход из высокого логического состояния в низкий или наоборот и отключится по таймауту на короткое время. В течение этого времени сохраняется предыдущее состояние. Когда следующий переход будет обнаружен, схема (на основе предыдущего сохраненного состояния) переведет в новое состояние.


Преобразователи уровня напряжения, включая подмножество двунаправленных преобразователей уровня напряжения, являются важными компонентами для работы с широким спектром рабочих напряжений. Хотя эти устройства могут показаться простыми в принципе, на самом деле они представляют собой сложные устройства, которые обладают большой функциональностью и должны быть правильно размещены в цепи, чтобы обеспечить наилучшую работу.




© digitrode.ru




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий