1 引言

自動(dòng)感應(yīng)電平轉(zhuǎn)換器之所以如此命名，是因?yàn)樗鼈兊妮斎牒洼敵隹稍趹?yīng)用中用于執(zhí)行相同的功能來發(fā)送和接收信號(hào)。其 I/O 較其他電平轉(zhuǎn)換系列器件具有較弱驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，易于被主機(jī)過驅(qū)動(dòng)。這使得自動(dòng)方向器件對(duì) I²C、MDIO、四通道 SPI 等雙向接口來說必不可少。

單穩(wěn)態(tài) (OS) 之所以如此命名，是因?yàn)槠漭敵鰧槊總€(gè)輸入觸發(fā)器創(chuàng)建一個(gè)具有設(shè)定時(shí)間周期的脈沖。最常見的輸入觸發(fā)方法是上升沿或下降沿。這些電路通常也被稱為邊沿速率加速器，因?yàn)樗鼈儠?huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更高的輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，從而使輸出轉(zhuǎn)換速率比不包含這些電路的器件更快。

作為電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列的一部分，TI 提供具有單穩(wěn)態(tài)的 TXS 和 TXB 電平轉(zhuǎn)換器系列。這些單穩(wěn)態(tài)器件由邏輯與片上元件組合而成。當(dāng)器件的輸入觸發(fā)時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路向輸出 MOSFET 生成脈沖（如表 1-1 所示），以繞過 TXB 的典型 4kΩ 輸出驅(qū)動(dòng)器，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生低阻抗輸出驅(qū)動(dòng)器，從而改善輸出的上升和下降時(shí)間。該脈沖寬度是 RC 時(shí)間常數(shù)的函數(shù)，并且還可能受到額外或外部 RC 元件的影響。它還可能會(huì)因器件或溫度而異。

當(dāng)輸入觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出將切換至一個(gè)活動(dòng)狀態(tài)（單穩(wěn)態(tài)輸出處于打開狀態(tài)）并保持一段時(shí)間，然后返回到其休眠狀態(tài)（關(guān)閉狀態(tài)），類似于圖 3-13。

當(dāng)單穩(wěn)態(tài)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，器件的輸出電阻會(huì)降低。pFET (P2) 到 V_CCB 的低電阻路徑將使輸出迅速上升至 V_CCB，從而提高邊沿速率并維持雙向 I/O 的直流驅(qū)動(dòng)。

單穩(wěn)態(tài)過期后，TXS 器件的內(nèi)部上拉電阻會(huì)將線路驅(qū)動(dòng)為高電平并保持穩(wěn)定狀態(tài)。這同樣適用于 TXB 器件的內(nèi)部緩沖電阻器。

需要考慮更快的上升或下降輸入邊沿以及外部負(fù)載電阻和電容，確保低于 70pF，以防止因過多電流或功耗而對(duì)器件造成損壞。節(jié) 3.3 和表 1-1 進(jìn)一步提供了每個(gè)集總電容的快速上升或下降輸入的一般參考，以避免在輸出達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前發(fā)生單穩(wěn)態(tài)到期。與 慢速或浮點(diǎn) CMOS 輸入的影響 類似，較慢的上升和下降輸入也可能因過大的電流/功耗而對(duì)器件造成損壞。有關(guān)使用單穩(wěn)態(tài)器件的更多指導(dǎo)原則，請(qǐng)參閱具有邊沿速率加速器的 TXB 和 TXS 電壓電平轉(zhuǎn)換器的注意事項(xiàng) 中的類似注意事項(xiàng)。

通過使用標(biāo)準(zhǔn) 2.2 時(shí)間常數(shù)，可以估算出 ~86.5% 的電荷轉(zhuǎn)換時(shí)間（通常在 10% 到 90% 之間測(cè)量）。請(qǐng)注意，沒有單穩(wěn)態(tài)激活時(shí)的典型上拉電阻為 10kΩ，而具有單穩(wěn)態(tài)激活時(shí)的典型上拉電阻為 50Ω。在典型負(fù)載電容為 15pF 的情況下，下面比較了典型的上升和下降時(shí)間，并展示了單穩(wěn)態(tài)如何幫助縮短上升/下降時(shí)間。節(jié) 2 進(jìn)一步闡明了更長的上升/下降時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的影響。