近一两年来，在苹果公司iPhone手机的带动下，智能手机商场敏捷扩展。智能手机等便携产品的一个重要特点是功用越来越多，然后支撑更广泛的消费需求。但智能手机等便携产品内部用于支撑不同功用的集成电路(IC)或模块的作业电压往往不同，如基带处理器和运用处理器电压一般在1.5 V至1.8 V之间，而现有许多外设作业电压一般为2.6至3.3 V，如USIM卡、Wi-Fi模块、调频(FM)调谐器模块作业电压为2.8 V，而相机模块为2.7 V。
图1：逻辑电平转化器运用示意图。
因而，智能手机等便携产品中的不同IC与外设模块之间存在输入/输出电压失配问题，要使这些器材与模块之间相互通讯，需求高效的逻辑电压电平转化。所谓的逻辑电平转化器即衔接不同作业电压的IC与模块或印制电路板(PCB)，供给系统集成处理计划。
传统逻辑电平转化办法及其优缺陷
表1：传统逻辑电平转化办法及优缺陷。
因为晶体管-晶体管逻辑(TTL)和互补金属氧化物半导体(CMOS)是逻辑电路中的标准电平，因传统逻辑电平转化办法中，TTL-CMOS输入转化很常见。这种转化办法简略，本钱低，首要用于低电平至高电平转化，也能用于转化高电平至低电平。这种转化办法也存在一些缺陷。其它传统逻辑电平转化办法还有过压容限(OVT)电压转化、漏极开路(OD)/有源下拉转化和分立I2C转化等，各有其优缺陷，参见表1。
双电源逻辑电平转化及运用
逻辑电平转化中会耗费功率。例如，在低至高电平转化中，为了输出高逻辑电平，输入电压(Vin)低于VCC，电源电流改变(ΔICC)一直较高，因而功耗也较高。为了处理高功耗的问题，能够选用双电源电压(VCCA及VCCB)逻辑电平转化器，在逻辑电源电压(VL)等于Vin时，ΔICC就为0，然后下降功耗。
常见双电源逻辑电平转化包含单向转化、带方向操控引脚的双向转化、自动感测双向转化(推挽型输出)及用于漏极开路运用(如I2C)的自动感测双向转化等，结构示意图如图2所示。
图2：几种双电源逻辑电平转化器的结构示意图。
在这些双电源逻辑电平转化办法中，单向逻辑电平转化的原理就是在输出启用(Output Enable,)为低电平时，供给A点至B点转化；而在输出启用为高电平时，A、B之间出现高阻态(Hi-Z)，一般当作电阻无穷大来处理，相当于没有接通。常见的双电源单向逻辑电平转化器有如安森美半导体的NLSV1T34AMX1TCG、NLSV2T244MUTAG、NLSV4T3234FCT1G、NLSV8T244MUTAG、NLSV22T244MUTAG等。这些双电源单向逻辑电平转化器的运用包含通用输入输出(GPIO)端口、串行外设接口(SPI)端口和通用串行总线(USB)端口等。
带方向操控引脚的双向逻辑电平转化器的作业原理是：引脚和方向操控(DIRection，T/)引脚均为低电平时，供给B点至A点转化；引脚为低电平、T/引脚为高电平时，供给A点至B点转化；而在引脚为高电平时，A点至B点方向和B点至A点方向均处于高阻态，相当于没有接通。安森美半导体行将推出带方向操控引脚的双向逻辑电平转化器。这类转化器的常见运用是以字节(byte)拜访的存储器及I/O器材。
自动感测双向逻辑电平转化器(推挽型输出)的作业原理是：启用(EN)引脚为低电平时，转化器处于待机状况；EN引脚为高电平、I/O电平不变时，转化器处于稳态；EN引脚为高电平、I/O电平改变时，转化器检测到改变，并发生脉冲，I/O藉P沟道MOSFET(PMOS)上拉至更快。典型的自动感测方向双向逻辑电平转化器(推挽型输出)有如安森美半导体的NLSX3012MUTAG、NLSX3013FCT1G、NLSX3013BFCT1G、NLSX4014MUTAG和NLSX3018MUTAG等。这类转化器的常见运用包含通用异步收发器(UART)、USB端口、4线SPI端口和3线SPI端口等。
用于漏极开路运用(如I2C)的自动感测双向逻辑电平转化器相同包含3个状况：EN引脚为高电平、NMOS导通时，处于作业状况，输入端I/O电平下拉至地，即输入低电平；EN引脚为高电平、NMOS处于高阻态时，处于作业状况，输出端I/O电平上拉至VCC，即输入高电平；EN引脚为低电平时，转化器处于待机状况。典型的用于漏极开路运用(如I2C)的自动感测双向逻辑电平转化器有如安森美半导体的NLSX4373MUTAG、NLSX4348FCT1G和NSLX4378BFCT1G等。这类转化器的常见运用包含I2C总线、用户辨认模块(SIM)卡、单线(1-Wire)总线、显现模块、安全数字输入输出(SDIO)卡等。
上述几种双电源逻辑电平转化器中，不带方向操控引脚的自动感测转化器和带方向操控引脚的转化器各有其优下风。自动感测转化器的优势首要体现在将微操控器的I/O线路减至最少，是用于异步通讯的简略计划，下风则是本钱高于及带宽低于带方向操控引脚的转化器。带方向操控引脚的转化器优势是作为大宗产品元件，本钱低，是用于存储器映射I/O的简略计划，下风则是微操控器引脚数量多。
而在不带方向操控引脚的自动感测转化器中，也有集成计划(如NLSX3373)与分立计划(如NTZD3154N)之差异。集成计划NLSX3373为单颗%&&&&&%，估量占用的印制电路板(PCB)空间仅为2.6 mm2；分立计划NTZD3154N选用双MOSFET及4颗01005封装(即0402)的电阻，估量占用的PCB总空间为3.3 mm2。集成计划供给低功率待机形式，而分立计划则不供给高阻抗/待机形式。这两种不同计划的低压作业特性、带宽及电路特性也各不相同。
安森美半导体双电源电平转化器标准及要求
安森美半导体的双电源逻辑电平转化器与竞赛器材比较，体现出多方面的优势。这些优势包含：更宽的电压转化规模、更低的静态功率耗费和/或支撑更高的数据率。如安森美半导体带推挽输出的自动感测双向转化器NLSX3013的双电源转化规模别离1.3 V至4.5 V和0.9 V至VCC – 0.4 V，功能挨近的竞赛器材则别离为1.65 V至3.6 V和1.2 V至VCC – 0.4 V；两者支撑的数据率别离为140 Mbps和100 Mbps。更详细的比较参见表2。
表2：安森美半导体双电源逻辑电平转化器与竞赛器材的标准比较。
安森美半导体带推挽输出的自动感测双向转化器，如NLSX4014，有其输入驱动电流要求。假定I/O电源电压VL(A点)=0 V，并要正转化至2.8 V(即由低电平转化为高电平)，开始A点=B点=0 V，IIN1流入CMOS器材，因而，IIN ? IIN2，峰值电流IIN ? 2.8 V/1 kΩ = 2.8 mA。这种转化器规划用于驱动CMOS输入，不该运用阻值低于50 kΩ的阻性上拉或下拉负载 (见图3)。此外，在大%&&&&&%负载中，不该当运用推挽型自动感测双向转化器，不然输出失真会较大，而应当运用开关(switch)类型的电平转化器。
图3：自动感测推挽转化器输入驱动电流要求
此外，安森美半导体的这些双电源电平转化器选用细巧强固的封装，如ULLGA6、UDFN6、UDFN8、UQFN12、UDFN20、uBump11、uBump12和uBump20等，其间UDFN6封装的尺度仅为1.2 mm×1.0 mm，uBump12封装尺度仅为1.54 mm×2.02 mm。这些细巧强固的封装十分合适用于智能手机等便携运用。
安森美半导体齐备的逻辑电平转化器阵型
安森美半导体身为全球抢先的高功能、高能效硅计划供货商，推出齐备阵型的极佳逻辑电平转化计划，如双电源转化器、带OVT的MiniGateTM系列开关、MiniGateTM总线开关等。
其间，双电源电压逻辑电平转化器支撑宽规模的高至低和低至高电平转化，并支撑单向及双向信号流，功耗低，选用超小型封装。带OVT的MiniGateTM用于满意宽规模的高至低电平转化及单向信号流运用需求，是标准元件，选用标准及超小封装，本钱低。别的，安森美半导体的MiniGateTM总线开关行将推出，用于满意高速(带宽高于500 MHz)及高至低电平转化运用需求，支撑双向信号流及单向转化，选用标准封装及超小封装，本钱低。这些器材用于满意客户的不同需求。图4显现了安森美半导体不同逻辑电平转化计划在手机中的运用。
图4：安森美半导体逻辑电平转化计划在手机中的运用示意图。
总结：
安森美半导体身为全球抢先的高功能、高能效硅计划供货商，为智能手机等便携运用推出齐备系列的逻辑电平转化器，包含各种双电源电压逻辑电平转化器、带过压容限的MiniGateTM系列开关及高速运用的MiniGateTM总线开关等。以双电源电压逻辑电平转化为例，安森美半导体的这些器材供给比竞赛器材更优异的标准，如更宽的转化电压规模、更低的静态功耗及支撑更高的数据率等。安森美半导体的这些逻辑转化器材除了供给一流的功能，还供给不同装备及位宽，并选用细巧强固的封装，十分合适便携运用的各种逻辑电平转化需求。
