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1、低压CPLDEPM7512A的混合电压系统设计引言随着微电子技术的飞速发展，体积更小、功耗更低、性能更佳的低压芯片不断涌现。I/O电平逻辑向3.3V、2.5V、1.8V,英至更低的方向发展。但数
2、•年来,由于5V电源的器件一直山据比较重要的市场，在系统设计中它们经常共存在一块电路板中，因此在设计它们的过程中，就不可避免地要碰到不同电压电平的接口问题。1EPM7512A简述EMP7512A是Altera公司推出的MAX7000A系列的CPLD(Comp1exProgrammab1eLogicDevice);采用CMOSEEP
3、ROMI艺,传输延时仅为3.5ns,可实现频率高达200MHz的计数器；内部具有丰富的资源——512个触发器，1万个用户可编程门；为了比较适合混合电压系统，提供了2.5V、3.3V电压的内核，通过配置,输入引脚可以工作兼容2.5V/3.3V/5V/逻辑电平，输出可以配置为2.5V/3.3V逻辑电平输出。EPM7512A同时还提供了JTAG接口，可进行ISP编程，极大方便了用户。2电源设计在本系统中，外界提供的电源为±12V和+5V,而EPM7512A的工作电压需接3.3V,所以首先要解决好电源的问题。以下是几种解决方案。(
4、1)采用低压差线性稳压芯片线性稳压芯片是一种最简单的电源转换芯片，基木上不需要外用元件。使用方便、成木低、纹波小、无电磁干扰。但是传统的线性稳压器，如78xx系列都要求输入电压要比输出电压高2V〜3V以上，否则不能正常工作，所以78xx系列已经不能够满足3.3V电源设计的要求。面対低电压电源的需求，许多电源芯片公司推出了低压差线性稳压器LDO(LowDropoutRegulator)。这种电源芯片的压差只有1.3V~0.2V,可以实现5V转3.3V/2.5V,3.3V转2.5V/1.8V等要求。(1)设计开关电源开关电源也
5、是实现电源转换的一种方法，且效率很高，但设计要比使用线性稳压器复杂得多。不过对于人电流高功率的设计,建议采用开关电源。现在开关电源里面的同步整流技术可以很好地解决低压、大电流的问题。(2)电阻分压这种方法简单、成本低，但是分压输出受负载大小影响,不推荐在低压系统中使用。综合对•比上血儿种方案,选用了TI公司的LD0芯片TPS7333QD,负载能力500mA,符合系统功耗要求。3逻辑接口设计(1)各种电平的转换标准EMP7512A的供电电压为3.3V,当VCC1NT接3.3V时,输入口的逻辑电平范围为-2厂5.75V。输出口
6、的逻辑电平范围为0V〜VCC1O。VCCI0可以接2.5V或者3.3V。在进行CPLD系统设计时，除了CPLD本身外，还有很多外围的模块和芯片，比如Flash.D/A、A/D等。这些可归成两类——驱动CPLD的5V电平和被CPLD驱动的5V电平芯片。因此就存在一个如何将低压CPLD与这些芯片或模块可靠接口的问题。表1所列为5VCMOS、5VTTL和3.3V电平的转换标准。其中,V0H表示输出高电平的最低电压,VIH表示输入高电平的最低电压,VIL表示输入低电平的最高电压,VOL表示输岀低电平的最高电压。从表1屮可以看出，5
7、VTTL和3.3V的转换标准是一样的，而5VCMOS的转换标准是不同的。因此，在将3.3V系统与5V系统接口吋，必须考虑到两者的不同。表15VCMOS/TTL、3.3VTTL逻辑电平标准单位：v比较项目VULVanHlhwFeeGND5VCMOS0.54.441.53.5505VTTL0-42.40.82503.3VTTL0.42.40.82130（2）逻辑电平不同时接II出现的问题在混合电压系统屮，不同电源电压的逻辑器件互相接口存在以下儿个问题。①加到输入和输岀引脚上允许的最大电压限制问题。器件对加到输入或者输出脚上的电
8、压通常是有限制的。这些引脚山二极管或者分离元件接到Vcc。如果接入的电压过高,则电流将会通过二极管或者分离元件流向电源。例如在3.3V器件的输入端加上5V的信号，则5V电源会向3.3V电源充电。持续的电流将会损坏二极管和其它电路元件。②两个电源间电流的互串问题。在等待或者掉电方式时,3.3V电源降落到0V,人电流将流通到地。这使得总线上的高电压被卜-拉到地，引起数据丢失和元件损坏。必须注意的是：不管在3.3V的工作状态述是在0V的等待状态，都不允许电流流向Vcc。③接口输入转换门限问题。用5V的器件驱动3.3V的器件有很多
9、不同的情况，同样TTL和CMOS间的转换电平也存在着不同情况。驱动器必须满足接收器的输入转换电平，并且要有足够的容限以保证不损坏电路元件。（3）EPM7512A与5V电平接U的4种情形在该系统中,有下面4种不同的情况需考虑。（配置脚VCCTNT.VCCIO均须接3.3V,把EPM7512A配置成3.3V
