Toshiba總線開關應用範例

總線開關應用範例

總線開關用於簡單地打開/關閉與信號線的連接或將連接從一條路徑切換到另一條路徑。某些總線開關具有電平轉換功能。

以下小節顯示了總線開關應用的幾個示例。

 

1.1. 將信號連接從一條路徑切換到另一條路徑

SPDT總線開關用於從兩個IC（IC1和IC2）選擇CPU輸出信號的目的地。

總線開關可以雙向傳遞信號。因此，總線開關還可以將IC1和IC2的輸出信號傳遞給CPU。

總線開關引起的電壓衰減等於其導通電阻乘以電流。但是，由於在數字信號的情況下通常很少電流流動，因此信號電壓幾乎不衰減。

輸出上升和下降延遲受總線開關的開關I/O電容(CI/O)和導通電阻(RON)以及外部電容和電阻的影響。通常，總線開關可以以高於幾十兆赫茲的頻率工作。

 

1.2. 打開/關閉與信號線的連接（用於減少負載和保護IC）

圖1.1所示的電路將CPU的輸出信號傳遞到IC1和IC2。

當存在不需要將CPU輸出信號傳遞到IC1的操作模式時，在CPU和IC1之間使用SPST總線開關。

總線開關可以在必要時將CPU輸出信號傳遞給IC1，並在不需要時將其阻止，從而減輕了CPU的負擔。

在圖1.1中，紅色框突出顯示了可能處於部分掉電條件下的設備。假設部分掉電可能導致這些設備的電源電壓變為零。

如果發生這種情況，可能會損壞總線開關。如果CPU輸出信號流到IC1，IC1也可能會損壞，從而導致電流通過IC1的寄生二極管流到電源。

為了保護IC1免受CPU輸出信號的影響，請使用總線開關，其開關引腳具有容錯功能。將總線開關的電源引腳連接到與IC1相同的電源。如果在部分掉電條件下設備的電源（即，IC1和總線開關的電源）變為0 V，則總線開關會斷開CPU和IC1之間的連接，因為其開關引腳具有容錯功能。因此，IC1被保護。

圖1.1打開/關閉信號線連接的基本電路示例

1.3. 信號電平轉換

在圖1.2中，CPU和IC在不同的電源電壓下工作。因此，必須進行信號電平轉換才能實現這兩個設備之間的通信。

在這種情況下，可以在CPU和IC之間使用雙電源電平轉換SPST總線開關。添加上拉電阻（RPU），將總線開關的輸入和輸出分別拉至CPU和IC的電源。這使得處於不同電壓Level（例如3.3V和5.0V電壓Level）中的兩個設備能夠相互通信。

雙電源電平轉換總線開關允許VCCA為1.65至5.0 V，而VCCB為2.3至5.5V。但是，VCCA必須低於VCCB。東芝的產品組合包含1位元，2位元，4位元和8位元雙電源電平轉換總線開關。

圖1.2帶電平轉換總線開關的基本電路示例

1.4 計算輸出上升和下降時間（tr和tf）

總線開關的輸出上升和下降時間（tr（out）和tf（out））受RC時間常數的影響，其中R為導通電阻（RON），C為開關I / O電容（CI / O））。實際上，輸出的上升和下降時間也受外部電容和電阻的影響。

計算輸出上升和下降時間的示例：

讓我們以TC7SB66CFU為例。

輸出上升和下降時間可以近似如下。 （有關電路，請參見圖1.3。）

近似方程式：

其中，RDRIVE是前一個IC的輸出阻抗。

計算示例：

計算條件：

前一個IC的輸出電壓：數字信號（高電平輸出電壓= VCC，低電平輸出電壓= GND）

圖1-3 計算輸出上升下降時間的輸出波形和等效電路


東芝有一系列的高速的總線開關

東芝也有含有Level shift的總線開關