【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

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双电平转换器,高速双电平转换器,SGM4553,SGM4553YXDO8G/TR

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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2024/6/11 - SGMICRO - 选型指南代理服务技术支持采购服务

SGMicro（圣邦微） SGM4553高速双电平移位器和驱动器数据手册

描述- 该资料介绍了SGM4553是一款双通道双向电压电平转换器，适用于开漏和推挽应用。它支持不同电压系统之间的数字开关兼容性，具有无需方向控制信号、可配置电源轨、低功耗等特点。

型号- SGM4553YXDO8G/TR,SGM4553YN8G/TR,SGM4553

2014年06月18日 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 代理服务技术支持采购服务

SGM4553YN8G/TR PCBLib&SchLib&IntLib

型号- SGM4553YN8G/TR

2024/8/7 - SGMICRO - CAD模型库代理服务技术支持采购服务

【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。

2018-12-07 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

适合开漏和推挽应用的SGM4553 2位双向电压电平转换器

描述- SGM4553是一款双通道双向电平转换器，适用于开漏和推挽应用。它具有两个独立的可配置电源线，支持1.65V至5.5V的电压范围，提供不同电压节点（包括1.8V、2.5V、3.3V和5V）之间的双向转换功能。该设备具备输出使能（OE）功能，控制输入和输出状态，并支持低功耗模式。

型号- SGM4553YXDO8G/TR,SGM4553YN8G/TR,SGM4553

JUNE 2018 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A. 2 代理服务技术支持采购服务

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

【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。

2019-02-26 - 应用方案代理服务技术支持采购服务