步驟1：TTL集成電路

TTL IC - 雙極邏輯系列的成員 - 最初是在1960年代開發(fā)的并由晶體管制成，因此名為 Transistor-Transistor Level（TTL）器件。最初的產(chǎn)品線是74xx系列，后來被性能更好的TTL設(shè)備所取代，例如 74LSxx ， 74ALSxx 和 74Fxx 系列。 LS是低功率肖特基，ALS是高級LS ，F(xiàn)是 Fast 。 TTL系列產(chǎn)品經(jīng)過了周到的改進(jìn)，首先是74H，它提供了原始74xx系列速度的兩倍，但功耗卻超過了兩倍。接下來的改進(jìn)是74L，它增加了所有內(nèi)部電阻，導(dǎo)致功耗的凈改善，但增加了傳播延遲。

74S系列的一個關(guān)鍵改進(jìn)是將肖特基二極管放置在基極 - 集電極結(jié)點(diǎn)上晶體管電容效應(yīng)降低，速度提高了5倍，功耗增加了約2倍。上面提到的74LSxx線是從該系列中得出的，并且功耗降低了大約1/3。 74ALSxx進(jìn)一步提高了性能?；谛录夹g(shù)的74F系列減少了傳播延遲，甚至進(jìn)一步縮小了IC的尺寸。

步驟2：CMOS集成電路

有一種替代TTL IC大約在同一時間開發(fā)，這些類型的IC被稱為CMOS（互補(bǔ)MOSFET），因為它包含和使用了高阻抗MOSFET。 MOS電路的高阻抗大大降低了電路的功耗。這些CMOS系列被稱為4000系列，并具有4019和4027等名稱。

CMOS線還具有較寬的工作電壓范圍（3V至18V），并且對電壓的特定要求意味著HIGH和LOW，用于輸入和輸出到其他集成電路或數(shù)字電路（稍后將介紹）。 4000系列雖然能夠提供更大的功率要求，但卻比TTL產(chǎn)品要慢得多，并且特別容易受到靜電放電的影響，很容易被靜電損壞。

CMOS系列取得了一些進(jìn)展。 74Cxx系列與同名的TTL IC（即74138 = 74C138）引腳兼容。此外，后來又推出了74HC和74HCTxx系列的CMOS IC。這條高速CMOS（HC）線路也與TTL系列引腳兼容，但仍使用與之前CMOS電路相同的電壓供應(yīng)和邏輯電壓設(shè)置。 74HCTxx系列是高速CMOS，但與TTL對應(yīng)電壓兼容。最后，開發(fā)了“高級CMOS” 74ACxx系列，其處理速度可與74F TTL生產(chǎn)線相媲美。

今天，您選擇的主要依據(jù)是設(shè)計的可用性，成本和電壓要求。但是，如果您“混合和匹配” CMOS和TTL IC，則仍然存在兼容性問題，因為每個邏輯系列都定義了高電壓和低電壓，并且它們通常不兼容，只是重疊很小。這對我們意味著什么？我們可能會很幸運(yùn)，但這沒有任何意義，但是對于我們大多數(shù)人來說，這意味著我們必須以某種方式進(jìn)行設(shè)計，以在稱為“電壓電平轉(zhuǎn)換”的過程中匹配每個邏輯系列的邏輯電壓要求，或只是級別轉(zhuǎn)移。

第3步：問題定義：等級轉(zhuǎn)換

每個邏輯系列定義了它認(rèn)為高或低的適當(dāng)閾值。這個選擇有些武斷，他們確實(shí)做到了。通常，LOW是幅度為零到一伏的信號。 HIGH變化最大，是我們當(dāng)前電平轉(zhuǎn)換驚愕的原因。 TTL系列允許將2V - 5V的差值計為高電平，并將HIGH的輸出閾值定義為2.7V至5V。在CMOS系列中，想要定義HIGH的輸入必須在3.5V和5V之間。但是TTL只需要帶2.7V，差不多有幾伏特對TTL有效，對CMOS無效。這是一個TTL芯片想要發(fā)送高電平并在某個模糊范圍內(nèi)的某個地方，這個范圍對于CMOS HIGH無效但是對于TTL。

答案是電平轉(zhuǎn)換。這是主動將信號電壓調(diào)低或調(diào)高以匹配目標(biāo)IC的行為。我發(fā)現(xiàn)最有用的是從3.3V信號轉(zhuǎn)換到5V。

步驟4：使用齊納二極管

對于從5V到3.3V的單向轉(zhuǎn)換，您不會像使用齊納二極管那樣獲得更簡單，更直接（也更便宜）的解決方案。找到符合您的電壓要求的齊納二極管，兩個常見的是1N4733A（5.1V）和1N5226（3.3V）。您需要匹配您的功率；這些是0.5W二極管。通過在齊納二極管之前串聯(lián)一個負(fù)載電阻，并將齊納二極管接地，可以確保通過齊納二極管的電壓達(dá)到或略低于齊納二極管的齊納電壓（Vz）。齊納二極管。在下面的示例圖片中，您可以看到輸入5V信號輸出3.18V信號。

在第二個示例中，我在從10V降壓后“調(diào)節(jié)”5.1V。請勿將其與恒定電流/電壓調(diào)節(jié)相混淆。這最好用作幾乎沒有負(fù)載的信號。

步驟5：使用AT晶體管升壓電壓

當(dāng)你有一個3V高電平輸入并需要將其升壓到5V高電平輸入時，沒有什么比使用晶體管的成本，簡易性和簡單性更好。我提供了使用晶體管的兩種不同電路，供您仔細(xì)閱讀。兩者都將升高3.3V至約5V。您可能想要使用電阻值來使您正在使用的晶體管達(dá)到完全飽和。請注意第二個示例中的分壓器網(wǎng)絡(luò)。我發(fā)現(xiàn)10k歐姆的電阻可以產(chǎn)生最接近5V的最佳值而不會過去。您的里程可能會有所不同。

第6步：電平轉(zhuǎn)換：逆變電路

這里的想法是使用以目標(biāo)電壓供電的IC作為信號幅度升高的源。在這種情況下，我使用了4069六角逆變器IC。您也可以使用74HC04或您選擇的一個。我使用兩個逆變器（這個IC中有六個）來接收信號并將輸出升壓到IC的Vcc。選擇兩個反相器是沒有魔術(shù)的：它們反相，所以我希望HIGH輸入保持HIGH輸出而不是反相。

相同的想法可以應(yīng)用于八進(jìn)制和十六進(jìn)制行緩沖區(qū)而不必反相，這是如果您有多個來自MCU或其他邏輯系列IC的信號元素并且都應(yīng)用了相同的操作（即，所有信號元素都被上調(diào)或下調(diào)），則很有用。

步驟7：電平轉(zhuǎn)換：八路總線收發(fā)器

這里的想法與逆變器相同，只是我們沒有反轉(zhuǎn)信號。我們使用芯片電壓作為輸出的Vcc，因此您可以使用3.3V或5V為其供電，具體取決于您使用的芯片，輸出引腳將在該電壓下供電。換句話說，3.3V IN = 5V OUT，反之亦然。這里的一些IC選項是74 * 241，74 * 244，74 * 245。您也可以使用4050十六進(jìn)制同相緩沖器或您選擇的任何其他緩沖器。在我的例子中，我使用4050.

步驟8：專用IC：CD4504電平轉(zhuǎn)換器

此IC是用于TTL到CMOS和CMOS到CMOS的CMOS六角電壓電平轉(zhuǎn)換器。從數(shù)據(jù)表：

CD4504B十六進(jìn)制電壓電平轉(zhuǎn)換器由六個電路組成，這些電路將輸入信號從Vcc邏輯電平轉(zhuǎn)換到Vdd邏輯電平。要將TTL信號移至CMOS邏輯電平，SELECT輸入處于Vcc HIGH邏輯狀態(tài)。當(dāng)SELECT輸入處于LOW邏輯狀態(tài)時，每個電路都會將信號從一個CMOS電平轉(zhuǎn)換為另一個CMOS電平。

請檢查下圖或檢查數(shù)據(jù)手冊中的引腳排列?；旧?，您的待移位信號可能位于A IN 上，它將被移位并重新放回A OUT 。 B IN 和B OUT 等相同。

步驟9：專用IC：MAXIM MAX3390

使用較低功率的IC和具有較高功率VCC的VCC電源VL。

相應(yīng)地連接信號：

IVL1至OVL1

IVL2至OVCC2

IVL3至OVCC3

IVL4至OVCC4

請記住，以“I”開頭的引腳“是要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的輸入信號。以字母“ O”開頭的引腳是經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換并準(zhǔn)備好讀取和/或使用的輸出信號。

步驟10：檢查

為自己嘗試一些這樣的電路，這樣下次你必須考慮混合CMOS和TTL時，電平轉(zhuǎn)換信號的想法不會給你帶來麻煩。有時設(shè)計或經(jīng)濟(jì)學(xué)需要這種混合，現(xiàn)在混合這兩者不應(yīng)該是任何問題。

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