ADG3308/ADG3308 - 1：低電壓雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器的深度剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電平轉(zhuǎn)換是一個常見且關(guān)鍵的需求。不同的芯片或模塊可能工作在不同的電壓水平下，這就需要電平轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。今天，我們就來深入了解一下 ADG3308/ADG3308 - 1 這款低電壓、雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

ADG3308/ADG3308 - 1 是一款包含八個雙向通道的電平轉(zhuǎn)換器，適用于多電壓數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用。它可以在低電壓 DSP 控制器和較高電壓設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換，且無需額外的方向信號來設(shè)置轉(zhuǎn)換方向。

產(chǎn)品特性

1. 雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換：能夠在 A 側(cè)和 Y 側(cè)之間實(shí)現(xiàn)雙向的電平轉(zhuǎn)換，滿足不同電壓設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互需求。
2. 寬電壓范圍：工作電壓范圍為 1.15 V 至 5.5 V，適應(yīng)多種不同電壓的系統(tǒng)。
3. 低靜態(tài)電流：靜態(tài)電流小于 1 μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時間。
4. 無方向引腳：簡化了設(shè)計(jì)，無需額外的方向控制信號，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

應(yīng)用領(lǐng)域

該產(chǎn)品的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了多個領(lǐng)域，如低電壓 ASIC 電平轉(zhuǎn)換、智能卡讀卡器、手機(jī)及手機(jī)底座、便攜式通信設(shè)備、電信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和路由器、存儲系統(tǒng)（SAN/NAS）、計(jì)算/服務(wù)器應(yīng)用、GPS 以及便攜式 POS 系統(tǒng)等。

二、工作原理

電平轉(zhuǎn)換架構(gòu)

ADG3308/ADG3308 - 1 由八個雙向通道組成，每個通道都能在 A 到 Y 或 Y 到 A 的方向上進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換。它采用了單觸發(fā)加速器架構(gòu)，確保了出色的開關(guān)特性。

在 A 到 Y 方向的邏輯電平轉(zhuǎn)換中，使用了一個電平轉(zhuǎn)換器（U1）和一個反相器（U2）；而在 Y 到 A 方向的轉(zhuǎn)換中，則使用了 U3 反相器和 U4 反相器。單觸發(fā)發(fā)生器會檢測通道 A 側(cè)或 Y 側(cè)的上升或下降沿，發(fā)送短脈沖來開啟 PMOS 晶體管（T1 和 T2）或 NMOS 晶體管（T3 和 T4），從而更快地對電容負(fù)載進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)快速的上升和下降時間。

輸入驅(qū)動要求

為確保 ADG3308/ADG3308 - 1 的正確運(yùn)行，驅(qū)動該設(shè)備輸入的電路應(yīng)能夠在驅(qū)動由 6 kΩ 電阻與 ADG3308/ADG3308 - 1 通道輸入電容并聯(lián)組成的負(fù)載時，保證上升/下降時間小于 3 ns。

輸出負(fù)載要求

該電平轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于驅(qū)動 CMOS 兼容負(fù)載。如果需要電流驅(qū)動能力，建議在 ADG3308/ADG3308 - 1 輸出和負(fù)載之間使用緩沖器。

使能操作

通過使能（EN）引腳，ADG3308/ADG3308 - 1 可以在 A 側(cè)和 Y 側(cè)的 I/O 引腳提供三態(tài)操作。當(dāng) EN = 0 時，設(shè)備進(jìn)入三態(tài)模式，此時 VCCA 和 VCCY 電源的電流消耗降低，有助于節(jié)省功率，這在電池供電系統(tǒng)中尤為重要。對于 ADG3308，EN 輸入引腳只能用 VCCY 兼容的邏輯電平驅(qū)動；而 ADG3308 - 1 則可以用 VCCA 或 VCCY 兼容的邏輯電平驅(qū)動。

電源供應(yīng)

為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，施加到 VCCA 的電壓必須始終小于或等于施加到 VCCY 的電壓。推薦的上電順序是先 VCCY，然后 VCCA。只有當(dāng)兩個電源電壓都達(dá)到標(biāo)稱值后，ADG3308/ADG3308 - 1 才能正常工作。不建議在 VCCA 在上電期間可能大于 VCCY 的系統(tǒng)中使用該器件，因?yàn)檫@會導(dǎo)致 VCCA 電源的電流顯著增加。為了獲得最佳性能，VCCA 和 VCCY 引腳應(yīng)盡可能靠近設(shè)備與 GND 去耦。

三、性能參數(shù)

電氣特性

ADG3308/ADG3308 - 1 的電氣特性在不同的電壓組合和負(fù)載條件下有詳細(xì)的規(guī)定。例如，在不同的 VCCA 和 VCCY 電壓組合下，其傳播延遲、上升時間、下降時間和最大數(shù)據(jù)速率等參數(shù)會有所不同。

以 3.3 V ± 0.3 V ≤ VCCA ≤ VCCY，VCCY = 5 V ± 0.5 V 為例，在 A 到 Y 方向的電平轉(zhuǎn)換中，傳播延遲典型值為 6 ns，上升時間典型值為 2 ns，下降時間典型值為 2 ns，最大數(shù)據(jù)速率為 50 Mbps；在 Y 到 A 方向的電平轉(zhuǎn)換中，傳播延遲典型值為 4 ns，上升時間典型值為 1 ns，下降時間典型值為 3 ns，最大數(shù)據(jù)速率同樣為 50 Mbps。

絕對最大額定值

該產(chǎn)品的絕對最大額定值規(guī)定了其能夠承受的最大電壓、溫度等參數(shù)。例如，VCCA 到 GND 的電壓范圍為 - 0.3 V 到 +7 V，VCCY 到 GND 的電壓范圍為 VCCA 到 +7 V，工作溫度范圍為 - 40°C 到 +85°C 等。超過這些額定值可能會對產(chǎn)品造成永久性損壞，因此在設(shè)計(jì)時必須嚴(yán)格遵守。

四、封裝與訂購信息

封裝形式

ADG3308 提供 20 引腳 TSSOP 和 20 引腳 LFCSP 封裝；ADG3308 - 1 則采用 20 球 WLCSP 封裝。不同的封裝形式適用于不同的應(yīng)用場景，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

訂購指南

在訂購時，需要考慮溫度范圍和封裝選項(xiàng)。例如，ADG3308BRUZ 表示溫度范圍為 - 40°C 到 +85°C，采用 20 引腳 TSSOP 封裝的產(chǎn)品。

五、應(yīng)用案例

單設(shè)備電平轉(zhuǎn)換

圖 40 展示了一個 3.3 V 微處理器通過 8 位總線與 1.8 V 外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的應(yīng)用案例。在這個案例中，ADG3308/ADG3308 - 1 實(shí)現(xiàn)了 1.8 V 到 3.3 V 的 8 位電平轉(zhuǎn)換，確保了不同電壓設(shè)備之間的數(shù)據(jù)正常傳輸。

多設(shè)備共享總線

當(dāng)應(yīng)用需要在微處理器和多個外圍設(shè)備之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換時，可以利用 ADG3308/ADG3308 - 1 的三態(tài)特性。通過設(shè)置 EN = 0，可以使 I/O 引腳處于三態(tài)，從而允許 ADG3308/ADG3308 - 1 與其他設(shè)備共享數(shù)據(jù)總線，避免了競爭問題。圖 41 展示了一個 3.3 V 微處理器通過三態(tài)特性連接到 1.8 V 外圍設(shè)備的應(yīng)用案例。

六、布局指南

對于高速數(shù)字 IC，印刷電路板（PCB）布局對電路的整體性能至關(guān)重要。在設(shè)計(jì) ADG3308/ADG3308 - 1 的 PCB 布局時，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 電源去耦：每個 VCC 引腳（VCCA 和 VCCY）應(yīng)使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESI）的電容進(jìn)行去耦，并盡可能靠近 VCCA 和 VCCY 引腳放置。
2. 信號走線：高速信號走線的寄生電感可能會導(dǎo)致顯著的過沖，因此應(yīng)盡量縮短走線長度。
3. 接地平面：建議使用實(shí)心銅平面作為返回路徑（GND），以降低接地阻抗。

總之，ADG3308/ADG3308 - 1 是一款功能強(qiáng)大、性能出色的雙向邏輯電平轉(zhuǎn)換器，適用于多種不同的應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分了解其工作原理、性能參數(shù)和布局要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在實(shí)際應(yīng)用中是否也遇到過電平轉(zhuǎn)換的問題呢？你是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。