【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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型号- SGM11108M,SGM8306-2,SGM8306-1,SGM61450,SGM3733B,SGM11108E,SGM852,SGM853,SGM851,SGM5347-12,SGM2558A,SGM2558B,SGM8261-5,SGM2564,SGM8261-1,SGM5347-10,SGM8261-2,SGM2549,SGM48017C,SGM72110,SGM8094,SGM836,SGM8091,SGM837,SGM61220,SGM8092,SGM8093,SGM835,SGM72108,SGM2553,SGM72106,SGM2555,SGM809B,SGM4519,SGM4517,SGM4518,SGM48010,SGM11106C,SGM63600,SGM41611,SGM4520,SGM4521,SGM48005,SGM8417-4,SGM8417-2,SGM4051C,SGM48000,SGM48001,SGM48002,SGM3843A,SGM61433,SGM621,SGM84782,74HC574,SGM58031,SGM620,SGM862,SGM41600,SGM2572,SGM41603,SGM860,SGM2571,SGM51622H,SGM4995,SGM4511,SGM2574,SGM4996,SGM4512,SGM4510,SGM2575,SGM51622D,SGM4515,SGM8T245S,SGM4516,SGM8250-1,SGM8250-2,SGM4514,SGM3209,SGM809,SGM8557-3,SGM8557-1,SGM8557-2,SGM803,SGM61012,SGM804,SGM802,SGM61013,SGM810,SGM811,SGM61007,SGM61006,SGM4782,SGM7237B,SGM8902,SGM8903,SGM8904,SGM4542,SGM8905,SGM4548,SGM4549,SGM3699,SGM4546,SGM4547,SGM48013C,SGM62110,SGM61020,SGM62112,AAP6153A,SGM61022,SGM62111,SGM800,SGM2596,SGM3200,SGM3206,SGM8270-2,SGM3207,SGM4535,SGM3204,SGM8270-4,SGM8T245,SGM829,SGM61230,SGM42512,SGM41664,SGM825,SGM61232,SGM823,SGM61234,SGM824,SGM891B,SGM42507,SGM42506,SGM40567,SGM4560,SGM42505,SGM4561,SGM6503,SGM4566,SGM8925,SGM6502,SGM8926,SGM6501,SGM4564,SGM8927,SGM5349-16,SGM4565,SGM6505,SGM4568,SGM6504,SGM8909,SGM818,SGM890B,SGM816,SGM42501,SGM40565,SGM42500,SGM814,SGM815,SGM812,SGM40560,SGM40561,SGM821,SGM822,SGM61235,SGM820,SGM4551,SGM4552,SGM4550,SGM4555,SGM4556,SGM4553,SGM4554,SGM51652S8,SGM8910,SGM5347-8,SGM4558,SGM11124E,SGM37863A,SGM11124F,74LVC2T45,SGM893B,SGM4581,SGM8941,SGM4582,SGM4583,SGM48521Q,SGM8704,SGM4588,SGMNQ59430,SGM8705,SGM4589,SGM8706,SGM8707,SGM8942,SGM8701,SGM8702,SGM8703,SGM12213A,SGM11210A,SGM61060,SGM2050C,SGM12UB1D2,SGM892B,SGM8276-4,SGM6510,SGM4573,SGM3001,SGM4574,SGM42513,SGM6514,SGM3005,SGM6513,SGM4578,SGM8276-2,SGM3002,SGM6512,SGM42622B,SGM8276-1,SGM3003,SGM6511,SGM4576,SGM8931,SGMOP17C,SGM8932,SGM8933,SGM6516,SGM12214A,SGM8934,SGM6515,SGM11210M,SGMNE20220,74AVC8T245,SGM3141B,SGM61030,SGM42403Q,SGM42553,SGM61032,SGM61031,74HC165,SGM62116,SGM8953-1,SGM62118,SGM8953-2,SGM62117,SGM8708,SGM8709,SGM4075-2,SGM3140B,SGM61040,SGM4075-1,SGM42544,SGM7300A,SGM7300B,SGM42541,SGM42540,SGM8951,SGM8952,SGM8710,SGM4590,SGM5200,SGM38045,SGM38042,SGM6533,SGM8711,SGM8712,SGM8955,SGM38046,SGM8956,SGM2053S,SGM8199L2,LM2904,SGM8199L1,SGM41002,SGM8968-4,SGM8968-2,LM2902,SGM8968-1,SGM8740,SGM8741,SGM8742,SGM2077A,SGM8743,SGM2077B,SGM8263-1,SGM8748,SGM8263-2,SGM8417-1,SGM8749,SGM12CB1A5,SGM8744,SGM40666B,SGM8745,SGM11104S,SGM40666A,SGM8746,SGM8747,SGM41513D,SGM41513A,SGM42561,SGM42560,SGM8957-1,SGM8957-2,SGM42562,SGM5208-14,SGM5223,SGM48018C,SGM11102F,SGM11102G,SGM41512A,SGM37603A,SGM8521,SGM8522,SGM11102S,SGM33685A,SGM5018,SGM33685B,SGM33685C,SGM8524,SGM8604-1,SGM11103E,SGM8604-5,SGM8193A3,SGM11103F,SGM8604-2,SGM8193A2,SGM48019C,SGM8604-3,SGM8193A1,SGM8193A0,SGM37604A,SGM8751,SGM11103S,SGM41007,SGM41008,SGM6332,SGM8750,FT2830P,SGM11212M,SGM41280,SGM41281,SGM41283,SGM5353-16,SGM37891A,SGM41285,SGM41286,SGM7SZ244S,SGM8542,SGM51652H8,SGM8543,SGM8301,SGM8544,SGM8302,SGM8545,SGM51652H4,SGM8541,SGM8429C-4,SGM8304,SGM8607-2,SGM37892A,SGM13003A,SGM8531,SGM8773,SGM8532,SGM8534,SGM8770,SGM8771,SGM8772,SGM8535,SGM8536,SGM8537,SGM12024A,SGM8538,SGM65230,SGM37893A,SGM65231,SGM65232,SGM8969-2,SGM8969-1,SGM13002A,SGM2035C,SGM7232,SGM9128YP,SGM41291,SGM2036S,74LVC1G32Q,SGM13001C,SGM13001B,74LVC138,SGM2581E,SGM8958-2,SGM41295,SGM13001A,SGM8958-1,SGM7222,SGM6132,SGM8554,SGM7223,SGM8555,SGM7224,SGM6130,SGM8556,SGM2581C,SGM8551,SGM7220,SGM2581A,SGM8552,SGM7226,SGM7227,SGM7228,SGM7229,SGM44599,SGM8581,SGM8713A-1,SGM8582,SGM6613A,SGM8584,SGM832B,SGM41282C,SGM832A,SGM8714B-1,SGM8924A,SGM811C,SGM5355-16,SGM7SZ19,74LVC1G125,SGM48535B,SGM89000,SGM7SZ14,SGM811B,SGM48535A,SGM48752X,SGM431VB,SGM2560A,SGM37603,SGM2560B,SGM6611C,SGM15CB1A4,SGM810B,SGM41280A,SGM8591,SGM8592,SGM48753X,SGM9203,SGM6612A,SGM8594,SGM8922A,SGM4T245,SGM48753,SGM48754,SGM48755,SGM48756,SGM51242R8,SGM48757,SCM40668,SGM813B,SGM48759,74AVC4T245,SGM8140,SGM8141,SGM48751,SGM449,SGM48752,SGMNQ07430,SGMPM21330,SGM48510,SGM458,SGM3785S,SGM37864,SGM61720,SGM459,SGM37863,SGM457,SGM8142,SGM452,SGM450,SGM451,SGM05UB1B3,SGM37862,SGM37861,SGM05CB1A8,SGM05CB1A7,SGM812B,SGM05CB1A4,74GTL2005,SGM25881,SGM447,SGM448,SGM446,SGM7SZ244,SGM8478-1C,SGM51242R4,SGM8139,SGM51242R2,SGM3705,SGM48536,SGM48537,SGM48538,SGM48539,SGM5351-16,SGM2588G,SGM2588E,SGM2588K,SGM3712,SGM3713,SGM2588C,SGM3710,SGM3711,SGM2588A,SGM48522,SGM48523,SGM48525,SGM48526,SGM48760,SGMNQ07440,SGM48520,SGM48521,SGM8557-5,SGM71XX,SGM706B,SGM460,SGM3701,SGM3700,SGM3727,SGM3741B,SGM3725,SGM3726,SGMOP07,SGM898,SGM899,SGM896,SGM897,SGM895,SGM4823,SGM2566B,SGM3735,SGM3732,SGM4822,SGM2566A,SGM3716,SGM3740B,SGM48544,SGM4806,SGM3717,SGM48545,SGM3714,SGM3715,SGM4809,SGM4807,SGM3718,SGM4808,SGM3719,74LVC157,SGM48780,SGM48540,SGM48541,SGM48542,SGM48543,SGM37898,SGM51652H,SGM51652D,SGM3720,SGM37891,SGM4812,SGM37892,SGM4810,SGM37895,SGM3749,SGM3747,SGM3748,SGM72204A,SGMNQ40430,SGM

选型指南 - SGMICRO - 2024/6/11 PDF 英文下载

SGMicro（圣邦微） SGM4553高速双电平移位器和驱动器数据手册

型号- SGM4553YXDO8G/TR,SGM4553YN8G/TR,SGM4553

数据手册 - SGMICRO - REV. A - 2014年06月18日 PDF 英文下载

SGM4553YN8G/TR PcbLib & SchLib & IntLib

型号- SGM4553YN8G/TR

CAD模型库 - SGMICRO - 2024/8/7 RAR 英文下载

SGMICRO电平转换器选型表

1、2、4、6、8多通道，自动方向感应，可控方向，推挽/开漏输出，DFN小封装

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

【应用】高速率小体积国产电平转换芯片SGM4553在100G有源铜缆通信模块中的应用

在100G有源铜缆中的应用中，CDR管脚是1.8V的电平，而MCU是3.3V的电平，因此，它们之间的IIC通信，需要进行电平转换。国产圣邦微电平转换芯片SGM4553，A边1.65V~5.5V，B边2.3V~5.5V，供电范围宽，可满足100G 有源铜缆通信模块1.8V转3.3V需求，而且具有价格好、供货稳定的优势。

应用方案发布时间 : 2018-12-07

【应用】超小体积国产电平转换器SGM4553在100G QSFP28光模块中的应用，1.4mm*1.0mm，

在100G QFSP28光模块中，一般情况下， MCU是3.3V，CDR是1.8V，而两者之间需要进行高速的IIC通信。圣邦微高性价比电平转换芯片SGM4553，在功能、速率、规格及体积上，均满足要求，另，SGM4553是国产料、也是世强常备料，交期好、价格好，完全可以用作100G QSFP28光模块的电平转换芯片。

应用方案发布时间 : 2019-02-26

SGM4553YXET 2-Bit Bidirectional Voltage-Level Translator for Open-Drain and Push-Pull Applications

型号- SGM4553YXET,SGM4553YXET8G/TR

数据手册 - SGMICRO - REV. A - OCTOBER 2023 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