【经验】数据采集终端设备如何通过双向电平转换器实现IO电平匹配

时间： 2018-05-16 来源：世强

技术问答

在数据采集终端设备中，读取条码与二维码的扫描头和读取标签的RFID模块是必不可少的信息采集模组。硬件解码的扫描头和RFID模块一般为内部MCU将信息处理后传给主控处理单元进行显示，二维码的扫描头和RFID模块内部MCU供电一般VCC为3.3V或5.0V，其通讯IO电平亦为3.3V/5.0V，而主控单元的IO电平一般为1.8V。IO电平不一致就无法直接通讯，此时就需要电平转换器来做桥接。

笔者的这款设备采用新大陆的EM1300扫描头，数据通讯接口为3.3V TTL电平的串口，主板上主控处理单元的UART接口为1.8V电平，所以我们采用了圣邦微电子的高速双电平转换器 SGM4553用于IO电平匹配。

圣邦微SGM4553是一款双向电平转换器，无需方向控制信号。数据速率在Push Pull模式可达24Mbps，Open Drain模式下可达2Mbps。VCCA端支持1.65V~5.5V范围电压输入，VCCB端支持2.3V~5.5V的电压输入，但是无论何种情况下一定要做到VCCA≤VCCB（硬性要求）。SGM4553没有上电时序要求，VCCA和VCCB任何一端都可以先上电，电压必须在允许的范围之内且VCCA不能大于VCCB。

如图1，SGM4553典型应用电路所看到的，SGM4553周边器件极少，身边只要几个电容即可实现IO电平转换。图2为笔者在实际案例中的应用电路图，供大家参考。

图1：SGM4553典型应用电路

图2：SGM4553实际应用电路图

除了前面提到的SGM4553一些特征，以下几点在使用SGM4553进行设计时需要特别注意一下

（1）如果是针对I2C信号或者1-Wire信号进行电平转换，请务必采用带有Open Drain输出的SGM4551，SGM4552或者SGM4553，如果采用仅有Push Pull逻辑输出的器件则可能会造成I2C通讯异常。当然Push Pull应用在一般GPIO上是绝对没有问题的。

笔者之所以选择SGM4553是因为除了此处介绍的TX/RX的电平转换，板端还有I2C信号的电平转换，选择SGM4553更利于物料复用，减轻BOM/库存管理成本。

（2）SGM4553每个A端端口内部都有10KΩ的电阻上拉到VCCA，同样每个B端端口都有10KΩ的电阻上拉到VCCB，对于一般GPIO口来说外部无需再额外增加上拉电阻。在对 I2C信号进行转换时，若需要减小上拉电阻提高总线驱动能力，则可以通过计算增加合适的电阻上拉到VCCA或VCCB。

（3）SGM4553提供SOT-23-8和XTDFN两种封装形式，但这两种不同的封装Pin number和pin definition的对应关系是不一样的，大家在设计时候请稍加注意。

图3：SGM4553脚位定义

图4：SGM4553订购型号信息

以上为笔者在试用圣邦微电子的高速双向电平转换器SGM4553过程中的一些粗浅认知，若有错误遗漏请圈内同仁指正。

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全部评论（2）

用户37451065 Lv3 高级工程师 2018-09-12

怎么确认SGM4553工作模式，是开漏模式，还是推挽模式
- bsy1984_世强回复：通过输出的数据速率来确认，圣邦微SGM4553高速双向电平转换器在开漏模式输出数据速率为2Mbps，而在推挽模式下的输出数据速率为24Mbps，具体的应用资料可参考：https://www.sekorm.com/news/6608.html
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海锋 Lv9. 科学家 2018-07-25

学习了

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产品型号	品类	Vᴄᴄᴀ Range(V)	Vᴄᴄʙ Range(V)	Bidirectional	Vᴄᴄ Shutdown I/O State	Logic Output	Package
SGM4551	Level Translators	1.2 ~ 3.3	8	Bidirectional	Hi-Z	Open-Drain	SOT-23-8 XTDFN-1.4×1-8L

选型表 - SGMICRO 立即选型

SGM4553 2-Bit Bidirectional Voltage-Level Translator for Open-Drain and Push-Pull Applications

型号- SGM4553YXDO8G/TR,SGM4553YN8G/TR,SGM4553

数据手册 - SGMICRO - REV. A. 2 - JUNE 2018 PDF 英文下载

帮忙推荐一下3.3V转5V的电平转换芯片，单路或者多路，谢谢！

圣邦微电平转换芯片SGM4553可以实现2通道、双向传输电平转换，A端口支持工作电压从1.65V至5.5V，同时跟踪VCCA电平，B端口支持工作电压从2.3V至5.5V，同时跟踪VCCB电平。这允许支持较低和较高逻辑信号的电平，同时在1.8V，2.5V，3.3V和5V的电压节点之间提供双向转换能力。

技术问答发布时间 : 2019-12-30

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应用方案发布时间 : 2019-02-26