隨著 FPGA 的發(fā)展和產(chǎn)品種類的增加，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場可編程門陣列）在電子系統(tǒng)和產(chǎn)品中的應(yīng)用也日益廣泛。憑借 FPGA 的靈活性，用戶可以對處理器重新編程，而不必等待新的器件型號推出，因此 FPGA 越來越受歡迎。此外，有了 FPGA，系統(tǒng)設(shè)計人員還能通過實施固件更新，而不是浪費(fèi)時間進(jìn)行硬件更改，來快速進(jìn)行新功能的原型設(shè)計，從而縮短設(shè)計周期。FPGA 的功能范圍很廣，許多新型 FPGA 可與一些正在開發(fā)的復(fù)雜定制 ASIC（專用集成電路）相媲美。

FPGA 處理能力的提升，以及 I/O（輸入/輸出）和內(nèi)存容量的增加，為設(shè)計人員實現(xiàn)特定設(shè)計提供了多種選擇。不過，使用現(xiàn)代 FPGA 上提供的許多資源時，功耗往往更高。FPGA 供應(yīng)商通常會提供關(guān)于如何配置其 FPGA 的建議，以便針對給定 FPGA 設(shè)計實現(xiàn)更低的總體功率范圍。

通常，F(xiàn)PGA 配置建議要求將 FPGA 內(nèi)核電壓降至 1.8V 或 3.3V 等常用電壓軌以下。例如，對于具有大量查詢表 (LUT) 的復(fù)雜 FPGA，F(xiàn)PGA 供應(yīng)商會建議在 1.2V 甚至更低的核心電壓下運(yùn)行 FPGA，以達(dá)到設(shè)計功耗。內(nèi)核電壓越低，F(xiàn)PGA 可支持的 I/O 電壓就越低。當(dāng) FPGA 在 1.2V 或更低內(nèi)核電壓下運(yùn)行時，系統(tǒng)設(shè)計人員面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)之一是，F(xiàn)GPA 連接的外設(shè)通常在遠(yuǎn)高于 FPGA I/O 所能支持的電壓下運(yùn)行，這會導(dǎo)致 I/O 電壓電平不匹配（請參閱圖 1）。

對于系統(tǒng)設(shè)計人員來說，提高 FPGA 的 I/O 電壓需要將整個 FPGA 的內(nèi)核電壓或相當(dāng)一部分的內(nèi)核電壓提高至更高電平，這會導(dǎo)致整體功耗增加。如果只有少數(shù) FPGA I/O 存在 I/O 電平不匹配情況，則這會提高 FPGA 的整體功率上限。有一種設(shè)計能夠幫助系統(tǒng)設(shè)計人員使 FPGA 保持較低內(nèi)核電壓并解決 I/O 電平不匹配問題，那就是采用簡單的電壓電平轉(zhuǎn)換器器件。

電平轉(zhuǎn)換器件為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了一種簡單且經(jīng)濟(jì)高效的設(shè)計，可解決系統(tǒng)的 I/O 電平不匹配問題，而不會影響性能、功耗或尺寸。集成式電平轉(zhuǎn)換設(shè)計提供多種 I/O 類型、位寬、數(shù)據(jù)速率范圍、電流驅(qū)動能力和封裝選項。德州儀器 (TI) 的電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列包含許多不同類型的電平轉(zhuǎn)換功能，這些功能都可以滿足幾乎任何應(yīng)用要求。TI 的電平轉(zhuǎn)換產(chǎn)品系列包括工業(yè)級、汽車級和增強(qiáng)級自動方向、方向控制和固定方向電平轉(zhuǎn)換器。

有關(guān)常用接口類型的推薦電平轉(zhuǎn)換器件列表，請參閱表 1。表 2 列出了常見的 FPGA 系列和通常推薦用于功耗設(shè)計的目標(biāo) I/O 電平，以及必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的各系列器件所支持的不同接口。有關(guān) TI 所有電平轉(zhuǎn)換設(shè)計的更多信息，請參閱電壓轉(zhuǎn)換器和電平轉(zhuǎn)換器。