在新一代電子電路設(shè)計中， 隨著低電壓邏輯的引入，系統(tǒng)內(nèi)部常常出現(xiàn)輸入/ 輸出邏輯不協(xié)調(diào)的問題， 從而提高了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。例如， 當1. 8V的數(shù)字電路與工作在3. 3V 的模擬電路進行通信時，需要首先解決兩種電平的轉(zhuǎn)換問題，這時就需要電平轉(zhuǎn)換器。

　　隨著不同工作電壓的數(shù)字IC 的不斷涌現(xiàn)，邏輯電平轉(zhuǎn)換的必要性更加突出， 電平轉(zhuǎn)換方式也將隨邏輯電壓、數(shù)據(jù)總線的形式以及數(shù)據(jù)傳輸速率的不同而改變。現(xiàn)在雖然許多邏輯芯片都能實現(xiàn)較高的邏輯電平至較低邏輯電平的轉(zhuǎn)換 ,但極少有邏輯電路芯片能夠?qū)⑤^低的邏輯電平轉(zhuǎn)換成較高的邏輯電平 。另外，電平轉(zhuǎn)換器雖然也可以用晶體管甚至電阻———二極管的組合來實現(xiàn)， 但因受寄生電容的影響，這些方法大大限制了數(shù)據(jù)的傳輸速率。盡管寬字節(jié)的電平轉(zhuǎn)換器已經(jīng)商用化， 但這些產(chǎn)品不是針對數(shù)據(jù)速率低于20Mbps 的串行總線優(yōu)化的， 這些器件具有較大的封裝尺寸、較多的引腳數(shù)和I/ O 方向控制引腳，因而不適合小型串行或外設(shè)接口和更高速率的總線。

　　FPGA、微處理器、DS2482-100和DS2480B是常見的1-Wire主機器件。1-Wire/iButton從器件由Maxim生產(chǎn)，該系列器件的典型工作電壓為2.8V至5.25V。過去，傳統(tǒng)的1-Wire主機和從器件均采用5V漏極開路邏輯。

　　現(xiàn)在，設(shè)計人員需要1-Wire主機IO提供1.8V的漏極開路邏輯。而大部分1-Wire從器件可以安全地工作在5V，它們中的絕大多數(shù)無法工作在1.8V。需要一個雙向電平轉(zhuǎn)換器來克服這種限制。本參考設(shè)計采用Maxim?的MAX3394E雙向電平轉(zhuǎn)換器，用于解決這類應(yīng)用中的問題。

　　電平轉(zhuǎn)換器

　　MAX3394E雙向電平轉(zhuǎn)換器采用8引腳、3mm x 3mm TDFN封裝。借助其內(nèi)部擺率增強電路，可理想用于大電容負載驅(qū)動。1-Wire從器件電容負載通常大于500pF。MAX3394E的VCC I/O引腳具有±15kV HBM靜電保護，為1-Wire主機提供保護。1-Wire總線通常用于連接外部世界，HBM保護是基本需求。推薦在上拉電阻、可選擇的強上拉電路以及1-Wire從器件處使用DS9503P以增強ESD保護。

　　應(yīng)用電路

　　圖1所示電路利用MAX3394E實現(xiàn)1.8V至5V雙向電平轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)采用漏極開路端口。

　　圖1. 1-Wire雙向電平轉(zhuǎn)換器電路原理圖，注意，引腳I/O VL和I/O VCC具有10kΩ內(nèi)部上拉。

　　該參考設(shè)計的BOM如表1所示。

　　波形測量/測試結(jié)果

　　圖2至圖5是對*估電路板進行測試得到的結(jié)果。

　　測試條件為：

　　VL = 1.8V

　　VCC = 5.0V

　　CH1：1-Wire主機（OW_MASTER）

　　CH2：DS1920 （OW_SLAVE）

　　OW_SLAVE線長：2.4米，值。

　　測試時沒有使用圖1中可選擇的強上拉電路。

　　僅在室溫下測量。

　　圖2. 從1-Wire復(fù)位波形可以看出MAX3394E的性能，在線應(yīng)答脈沖幅度不超過250mV，低于典型1-Wire主機VIL的0.4V電壓。

　　圖3. 1-Wire寫操作波形，寫“1”時隙，tLOW1 < 15μs。

　　圖4. 1-Wire寫操作波形，寫“0”時隙，60μs < tLOW0 < 120μs。

　　圖5. 1-Wire讀操作波形，1-Wire從機漏極開路端口返回的讀“0”時隙，電平低于典型1-Wire主機VIL的0.4V值。

　　結(jié)論

　　該參考設(shè)計用于實現(xiàn)1.8V至5V 1-Wire雙向電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動典型的1-Wire從器件。本文介紹了設(shè)計電路的搭建與測試，給出了電路原理圖、BOM及典型測試波形。