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[参考译文] SN74CB3Q3345:在 FPGA 和 MEMS 传感器之间使用总线开关的可行性。

Guru**** 1677530 points
Other Parts Discussed in Thread: TXS0102, TXB0108, TXB0102
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1296144/sn74cb3q3345-feasibility-of-using-bus-switch-between-the-fpga-and-mems-sensor

器件型号:SN74CB3Q3345
主题中讨论的其他器件:TXB0108TXB0102、TXS0102

您好、TI 团队:

我想咨询以下概念的可行性、或者就合适的 TI 产品模型寻求专家意见。

我们有一个新项目、其中涉及使用 FPGA 来访问具有不同电压电平的 MEMS 传感器。 为了保护 FPGA 的 IO 引脚并切换 IO 信号、我们正在考虑在它们之间添加一个总线开关、例如 SN74CB3Q3345PWR 或 SN74CB3T3245PWR、如下面两个图所示。

1.由于 SN74CB3Q3345PWR 是一个轨到轨开关、因此当 VDUT 电压超过 FPGA 的 VIO 电压时、可能会损坏 FPGA 引脚。 因此、我们需要在 FPGA 和 SN74CB3Q3345PWR 之间的信号上添加一个钳位二极管来保护 FPGA 引脚。

2. SN74CB3T3245PWR 的最大电压输出限制为 VCC。 如果我们同时为 FPGA 的 IO 和 SN74CB3T3245PWR 提供 VIO 电压、是否可以消除前面提到的钳位二极管?

SN74CB3T3245PWR VCC 的建议电压范围仅为2.3V 至3.6V。 如果我们将 VCC 设置为1.2V 或1.8V、FPGA 和传感器之间的双向信号是否仍然可以正常传输? 此外、它能否将潜在的过压限制在1.2V 或1.8V 以内以保护 FPGA 引脚?

SN74CB3T3245PWR 适用于从高电压到低电压 IO 应用。 如果 FPGA 的 VIO 电压为3.3V、VDUT 为5V、它是否能够正确地传输双向信号?

提前感谢您提供建议。

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    你好,魏家  
    团队目前正在度假。 请允许直至下周一,以获得详细的答复在这里。  

    与此同时、我可以向您提供一些有关这方面的高层次背景知识。 所有这些器件都是无源开关、因此输出 电压将与输入电压大致相同。  SN74CB3T 器件有一种电平转换形式。 其中输出电压被钳位到 Vcc、输入电压可升高到5V。 电源电压限制为2.3V 至3.6V。  

    我还建议查看适用于此应用的 TI 转换器。  
    https://www.ti.com/logic-voltage-translation/voltage-translators-level-shifters/products.html 

    此致、

    斯蒂芬

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    尊敬的 Stephen:

    感谢您的答复。

    我已经研究了 TXS0108、但遗憾的是、除非 IO 电流足够小、否则其 VIH 和 VIL 规格不符合 LVTTL 和 LVCMOS 标准。 但是、我们无法预测最终的 IO 电流值、因此可能由于电流过大而导致信号电平检测异常。

    TXB0108的 VIH 和 VIL 似乎更接近 LVTTL 和 LVCMOS 标准、但其文档提到不应将其用于 I2C 应用、因此它与我们的预期用途不一致。

    至于 LSF 系列、它要求 VREF_B 比 VREF_A 高1V、并且似乎需要计算适当的上拉电阻器。

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    TXS 是无源开关、实际上没有实际的 VIL/VIH 限制;请参阅 [常见问题解答]为什么 TXS01xx VIH/VIL 规范如此严格? 它不需要外部上拉电阻器。

    LSF 不要求 VREF_B 电压与任何 I/O 上拉电压相同、因此可以简单地使用5V。

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    尊敬的 Wei-Jia:

    1. 是的、正确的、SN74CB3Q3345PWR 是一种轨到轨开关、当 VDUT 电压超过 FPGA 的 VIO 电压时、可能会损坏 FPGA 引脚。 因此、在 FPGA 和 SN74CB3Q3345PWR 之间的信号上添加钳位二极管是保护 FPGA 引脚的好方法。  

    2. 是的、如果同时为 FPGA 的 IO 和 SN74CB3T3245PWR 提供 VIO 电压、则可以消除钳位二极管。 这是因为 SN74CB3T3245PWR 具有内置电平转换器、可将输出电压限制为 VCC。 因此、FPGA 引脚不会受到高于 VIO 的电压的影响。  

    3. 遗憾的是、您无法将 SN74CB3T3245PWR 的 VCC 设置为1.2V 或1.8V、因为这些值低于建议的2.3V 至3.6V 工作范围。 如果这样做、器件可能无法正常运行、FPGA 和传感器之间的双向信号可能无法正常传输。

    4. 遗憾的是、SN74CB3T3245PWR 不适用于从高电压到低电压 IO 应用。 如果 FPGA 的 VIO 电压为3.3V、VDUT 为5V、则该器件将无法正确发送双向信号。 这是因为器件要求任何端口上的输入电压小于或等于 VCC。 如果输入电压超过 VCC、器件可能会损坏。  

    正如 Stephen 所指出的、我们有一个团队来处理我们的翻译产品组合。 如果您认为这些器件中的一款更适合您的应用、那么我可以将此帖子移至他们的组中!

    希望这对您有所帮助。 如果您有其他问题、请在此处告诉我。  

    此致、

    亚历克斯

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    尊敬的 Alex、Clemens 和 Stephen:

    按照您的说明和建议、为了简化电路组件并确保两侧的 IO 电压限制为转换器各自的 VCCA 和 VCCB、我打算将 TXS0102和 TXB0102用作 FPGA 和传感器之间的电压电平转换器。 具体来说、TXS0102将专用于 I2C 或 SPI 信号、而 TXB0102将用于 GPIO。

    感谢大家的帮助、如果有任何其他建议、请随时分享。