电平转换方法（一）

　　近日遇一3.3V转1.8V需求，起先使用电平转换芯片，然网络充斥各种电平转换芯片的天坑实例，因涉及核心功能，遂对主流的电平转换芯片做了筛选，整理总结，以备后用。

　　使用电平转换芯片案列。

　　1，MAX13013，用作PPS的电平转换，1.8V~3.0V，实际测试效果惨不忍睹，具体波形无，大致描述如：开始的上升沿OK，1ms的脉宽不断震荡，频率未知，pp值可能1V，均值能到3V，印象中如此，未确认。评估不可能能用。此为失败案列。最终采用比较器方案实现PPS输出。

　　通过PPS源端串接电阻，将上升时间拉长至100ns+，方可正常工作。但是，请记住，MAX13013的data rate标注为100MHz，one-shot。

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2018-5-8补充：

　　100MHz的data rate，10ns的周期，可支持1ns的上升沿波形，常规PPS一般为2ns上升沿，为什么不支持PPS。

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 　　2，TXB0108，串口电平转换，应用成功。

　　3，MAX3375，串口电平转换，应用成功。

　　总结：电平转换芯片只在低速信号上应用成功，在高上升沿数据上未能验证，且有一失败案列。

　　说说最近两天的选型心得。

　　Maxim，即使MAX13013的前车之鉴就在眼前,可是好像也没有相关的资源信息了。使用MAX13055，8bit，100M data rate。物料也采购了，在核实原理图时，发现：不推荐上下拉信号。但是实际I2C与JTAG必然存在上下拉的情况，关键是one-shot的架构，确实让人望而却步，遂终止。不过貌似maxim家都是one shot加速。

　　TI，LSF0108，明确了既可以OD也可以push-pull，data rate 100MHz，Application包括GPIO，I2C，UART，SDIO，SDIO，理论上十几兆的信号肯定得没问题，而且结构为switch结构，不再是one-shot了，但是其实心里还是在打鼓。然而最终还是因为他的Application而选择了他，一切随缘吧。另做一套单向JTAG备选方案，因为JTAG确实不允许出任何差错。

　　Ti还有TXB0108，不过网上查到JTAG相关应用案列惨不忍睹，遂放弃。

　　Unidirection器件选型：主要是TI或者Nexperia。逻辑器件，很成熟，历史悠久系列并一直传承发展下来。常用的LVC,AVC系列。

　　此处的选型就不一一赘述了。

　　电阻分压方案详解。

　　3.3V转1.8V，想直接通过180R+150R的方式实现，已有成功案列。

　　USB3318的CLK_OUT，CPU输出3.0V，电阻分压1.8V，电阻组合为180R+120R，实测波形如下。

　　3.0V，13MHz方波

　　1.8V 13MHz方便

　　直观上判断上升沿未有变化，100欧姆级别电阻分压在10MHz级别的频率下可行。

　　理论值上升时间增加为：假设负载电容为10pF。上升时间增加2.2RC=2.2X180X10X10e-12=4ns.

　　最初使用的1.8K+1.2K的组合是不生效的，pp值非常低，按照三角波的定义，设计上升时间为15ns~20ns，则需要串接电阻放大4~5倍。因受到实际电阻种类限制，电阻组合为880欧姆+390欧姆。理论增加上升时间19.5ns，实际测试波形如下。

　　CPU输出波形：

　　理论上在880欧姆前端输入的波形应该是很好的方波才对，此处留一疑问。上升时间约为20ns，那么，负载端的10pF是不是设定得太巧了呢。

　　再缩小一些：

　　分压后的电压

　　大约为0.94V。与理论计算的结果一致，上升时间约为20ns。

　　放大一点：

　　基本上串接电阻对波形的影响与理论计算的结果是契合的。那么传输线的特征阻抗呢。

　　我是否能猜测当串接电阻大于传输线阻抗时，串接电阻为主要影响，串接电阻小于传输线阻抗时，传输线特征阻抗为主要影响。

　　此处可能需要结合信号完整性分析的部分章节去做验证。

　　摘自信号完整性第九章，有损线，上升边退化和材料特性。

　　50ps的信号经过FR4上36in，50Ω的trace之后，上升沿基本上退化到1ns。所以，对于上升沿大于1ns的信号，基本上可以忽略特征阻抗对上升沿的影响。

　　具体如何计算上升边沿损耗，涉及内容较多，尚待进一步研究。

　　假设源端串接22欧姆电阻，上升时间会增加0.5ns，对于100MHz以下的信号来说，可以忽略不计。