在當今技術驅動的時代，電子設備的互操作性至關重要。從汽車 ADAS（先進駕駛輔助系統）到數據中心和工業自動化，現代電子電路必須能夠支持各種組件之間的高速通信。

高速邏輯電平轉換器（有時稱為電壓轉換器或電平移位器）在現代電子設備中不可或缺，它們使得在不同電壓水平下工作的器件之間能夠實現無縫通信。然而，許多現有的方案無法滿足最新的技術需求，因此亟需新的方案。于是，安森美 (onsemi)Treo 平臺及其新一代電平轉換器產品系列應運而生，它們專為滿足當前技術需求而設計。

現代電子設備對電平轉換器的需求日益增加

過去，早期 CMOS 技術和傳統晶體管-晶體管邏輯 (TTL) 普遍采用 5V 作為標準工作電壓，這使得嵌入式電子器件中的器件接口相對簡單。然而，現代電子設備追求在更小的體積內實現更多的功能，設備尺寸越來越小，而對能效和性能的要求卻越來越高。

在這些需求的推動下，許多集成電路 (IC) 已經從 40nm 過渡到更小的節點，例如 10nm 和 7nm，并且其系統電壓也降至 5V 以下。

在數字 IC 中，功耗與電源電壓的平方成正比。因此，系統電壓的降低有助于減少功耗。晶體管從 0V 的低電平狀態切換到 1.2V 或 1.8V 的高電平狀態時，也比從 0V 切換到 5V 時消耗的能量要少。

此外，低壓器件不僅產生的熱量更少，從而減輕熱管理負擔，而且還支持采用更小的晶體管。這樣，設計人員就能減小芯片尺寸或增加晶體管，從而提升性能。

應對當前的轉換挑戰

傳統電壓轉換通常依賴于分立晶體管或基本 CMOS IC。然而，這些既有方法已難以滿足現代電子設備的嚴苛要求。例如，在自動駕駛汽車中，傳感器等低壓組件與控制系統之間的實時精確電壓轉換至關重要。

T30LMXT3V4T245和T30LMXT3V4T244電平轉換器是安森美首批采用新 Treo 平臺的產品系列之一，該平臺基于 65nm BCD 半導體工藝技術。這些產品旨在有效應對當前市場的最新需求。

更高速度

現代邏輯電平轉換器需要能夠處理高速協議，以支持跨不同電壓電平進行快速雙向通信，而不出現延遲或信號完整性問題。為了在 100Mbps SPI 等高速接口中保持同步，市場上的許多電平轉換器都使用反饋時鐘，這也帶來了更高的 CPU/GPIO 和功耗（圖 1）。

圖1 安森美的 T30LMxT3V245 能夠在不使用反饋的情況下支持更高的數據速度

T30LMXT3V4T245 支持高達 400Mbps 的數據速率，能夠流暢地處理 SPI 等高速協議。它通過在高速下精確地進行電壓電平轉換來確保信號完整性，無需反饋時鐘，從而降低了設計復雜性和功耗。安森美最新電平轉換器提供的高速能力還將有助于實現更復雜的汽車和工業設計，在這些領域，集成千兆以太網的需求日益增長。

為了達到 1 Gbps 的速度，通常需要使用 RGMII 接口，該接口使用 125 MHz 時鐘和雙倍數據速率 (DDR) 信號，并以 250Mbps 的速度同時發送 4 位數據。為了支持這些高速信號轉換，并處理以太網物理層 (PHY) 和介質訪問控制 (MAC) 之間的不同電壓電平，必須使用高性能電平轉換器（圖 2）。

圖2 安森美的 T30LMXT3V4T245 專為支持最新網絡而設計

T30LMXT3V4T245 的性能針對工業自動化和汽車 ADAS 系統進行了優化。這些系統依賴高速千兆網絡來快速、可靠地執行自主任務，即使在更寬的電壓轉換范圍內也能保證穩定運行。

安森美的 BCD 工藝作為 Treo 平臺的核心，其關鍵優勢之一是在較低工作電壓下具有出色的性能。雖然許多 5V 器件在技術上能夠支持較低電壓（如 1.8V），但其速度通常會大幅下降。同樣，3.3V 器件在 1.8V 電壓下表現更好，但在電壓降至 1.2V 及以下時效率會降低。

然而，Treo 平臺在這些低電壓范圍內表現出色，即使在 1.8V 和 1.2V 等較低電壓下，也能實現高轉換速度。因此，T30LMXT3V4T245 非常適合千兆以太網等高數據速率應用，這些應用要求支持低電壓，同時又不得影響速度或可靠性。

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得益于 Treo 的 65nm BCD 技術，T30LMXT3V4T245 能夠在 -40°C至 125°C 的溫度范圍內運行，從而確保在嚴苛環境中的長期可靠性能。

Treo 平臺通過精確的電阻和電容管理，實現高效的功率控制并降低寄生效應的影響。其架構采用先進的隔離技術，能夠降低電磁干擾 (EMI) 并提升耐用性。

此外，相較于現有方案，Treo 固有的低噪聲設計和精確的低壓 CMOS 技術使得能夠在邏輯電平之間實現更精確的低噪聲切換。特別是在較寬電平轉換范圍內，例如 1.2V 到 5V 之間的轉換，由于噪聲放大，信號衰減的風險增大，因此這一點尤其重要。

總結

在這個電子設備日益復雜和互聯的時代，可靠且高效的電壓轉換變得尤為重要。

通過利用安森美的突破性 Treo 平臺，T30LMXT3V4T245 和 T30LMXT3V4T244 在邏輯轉換技術上設定了新標桿，為當今和未來的電子系統帶來出色的速度、能效和耐高溫性能。