專利名稱：高速信號電平轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及通訊、IT領(lǐng) 域的高速信號的電平轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
在通訊、IT領(lǐng)域通常應(yīng)用的高速信號的電平轉(zhuǎn)換通常用兩種方 式實現(xiàn)，即，方式一采用電平轉(zhuǎn)換的IC芯片；方式二采用兩 個電阻分壓方式的電路。圖4和圖5分別示出了現(xiàn)有技術(shù)中釆用方式一和方式二的電平 轉(zhuǎn)換示意圖。如圖4所示，在方式一中，5V電源的驅(qū)動器件42的電平經(jīng)過 電平轉(zhuǎn)換的IC芯片44進行電平轉(zhuǎn)換成3.3V之后，輸出給3.3V電 源的接收器件46。對于釆用電平轉(zhuǎn)換的IC芯片的方式一，其成本高，占PCB的 面積4交大，IC需要工作電源，并有IC的功誄毛。如圖5所示，在方式二中，5V電源的驅(qū)動器件52的電平經(jīng)過 由電阻R1，和R2，分壓的電路，3奪$釙出的3.3V電平4言號車lr入到3.3V 電源的接收器件56。
方式二雖然采用的是無源電路，但由于不能進行阻抗匹配，因 此信號的質(zhì)量差。此外，在現(xiàn)有的技術(shù)中，還沒有這樣的電平轉(zhuǎn)換電路，即，采 用無源方式，既能實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，又可以實現(xiàn)阻抗匹配，從而保證 信號的傳輸質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高速電平轉(zhuǎn)換電路，克服現(xiàn)有技術(shù)中的方式一的成本和占PCB面積的缺點，以及方 式二中存在的阻抗不匹配而引起的信號質(zhì)量差的問題。根據(jù)本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路包括第一端子，其一端用于 連接具有第一電源電壓的信號，另一端連接第一電阻；第二端子， 其一端用于連4妄具有比所述第一電源電壓4氐的第二電源電壓的信 號，另一端連接第二電阻；第三端子，其一端用于連接所述高速電 平轉(zhuǎn)換電路參考電壓，另一端連接第三電阻；其中，所述第一電阻、 第二電阻、第三電阻連4妄成T型網(wǎng)絡(luò)，用于將所述第一源電壓的信 號轉(zhuǎn)換成所述第二電源電壓的信號，并將所述第一源電壓的信號和 所述第二電源電壓的信號進行阻抗匹配。在本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路中，具有第一電源電壓的信號由 第一裝置提供，所述具有第二電源電壓的信號由第二裝置接收，所 述第二裝置通過信號傳輸線路與所述第二端子的所述一端連接，其 中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻的取值滿足以下關(guān)系式<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，Rl、 R2、 R3分別表示所述第一電阻、第二電阻、第三 電阻的電阻值，VI和V2分別表示所述第一電源電壓、第二電源電 壓，ZO表示信號傳輸線路的特征阻抗，Rs表示所述第一裝置的內(nèi)阻。優(yōu)選的是，在本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路中，第一裝置為驅(qū)動 器件。另外，上述的信號傳輸線路可以是PCB印刷線路或線纜；上 述的高速電平轉(zhuǎn)換電路參考電壓為接地電壓；上述的傳輸線路的特 征阻抗Rs可以預(yù)定為50 ~ 60歐姆。采用本發(fā)明高速電平轉(zhuǎn)換電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，達到了高速 信號電平轉(zhuǎn)換的目的，并且改善了高速信號質(zhì)量。在實現(xiàn)高速信號 電平轉(zhuǎn)換上，本電路既節(jié)省了 PCB布線空間又取得了低成本高質(zhì)量 的效果。根據(jù)本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路采用無源方式，既能實現(xiàn)電平 轉(zhuǎn)換，又可以實現(xiàn)阻抗匹配，從而保i正信號的傳輸質(zhì)量。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部 分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的 限制。在附圖中圖1是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換電路的端子示意圖；圖2是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的 一 個實施例的電平轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用的示意圖4是現(xiàn)有技術(shù)中釆用IC芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的應(yīng)用的示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中采用兩個電阻分壓實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的應(yīng)用的示 意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此 處所描述的優(yōu)選實施例^又用于i兌明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明。圖1是本發(fā)明的一個實施例的高速電平轉(zhuǎn)換電路的端子示意 圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換電路10有三個端子，分 另U是in， out，和comm。圖2是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，高 速電平轉(zhuǎn)換電路10包括用于將高電源電壓的信號轉(zhuǎn)換成低電源電 壓的信號、并將高電源電壓的信號和4氐電源電壓的信號進4亍阻抗匹 配的電阻R1、 R2、和R3。高速電平轉(zhuǎn)換電路IO的電阻R1的一端與in相連，電阻R2的 一端與out相連，電阻R3的一端與comm相連，電阻Rl、電阻 R2和電阻R3接成T型網(wǎng)絡(luò)。端子in是連接在具有高電源電壓的 信號的第一端子，端子out是連接在具有較低電源電壓的信號的第 二端子，comm是第三端子，連接于電路的參考電平。在本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路10中，為了使上述T型電阻網(wǎng) 全各同時實5見電平轉(zhuǎn):換和阻抗匹配的功能，電阻網(wǎng)纟各中的電阻的取^i 需要同時滿足以下三個公式。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電平轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用的示意 圖。參見圖3，當驅(qū)動器輸出從"0"跳變到"1"，或從"1"跳變 到"0"時，由于接收器件30的輸入阻抗相對于傳輸線的特征阻抗 ZO可以看作無窮大，在傳輸線的輸出端C點，反射系數(shù)為1,即電 壓全反射，B點的初始入射電壓Vi應(yīng)該為V2的一半。{^,2 + Z0)_xn〉x^^丄F2 ........ (1)++ [扁(/ 2 + ZO)] Z0 + i 2 2在進入穩(wěn)定的"1"和"0"狀態(tài)后，C點的電平等于A點的電 平，于是有~~^^xn = F2 ........ (2)為了使全反射回來的電壓能夠在傳輸線的輸入端B點被全部吸收，則有i 2 + [(/^ + / l)〃/ 3] = Z0 ........ (3)其中，上述各標i己的含義如下VI 高電源電壓V2 ^f氐電源電壓Z0 信號傳輸線的特征阻抗Rs 驅(qū)動器的內(nèi)阻R1，R2，R3 電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻。由于VI和V2是預(yù)定的，驅(qū)動器件輸出阻抗Rs是可知的，傳 輸線的特征阻抗可以預(yù)定義為例如50~60歐姆。當然，傳輸線路
的特征阻抗也可以根據(jù)需要取其他合適的值。由公式(l)、 (2)和 (3)可以求出電平轉(zhuǎn)換與匹配電阻R1、 R2、 R3的阻值。下面結(jié)合圖3對本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用作進一步的 4苗;iiJ口下。在數(shù)字電路硬件設(shè)計和射頻電路設(shè)計中，常遇到這樣的情況， 以電壓VI供電的驅(qū)動器件20輸出的信號要傳輸給以電壓V2供電 的接收器件30，并且V2〈V1。將本發(fā)明的高速電平轉(zhuǎn)換電路IO的 in端接在以電壓VI供電的驅(qū)動器件20輸出端，將本發(fā)明的高速電 平轉(zhuǎn)換電路10的out端通過PCB印制線或者線纜接到以電壓V2 供電的4矣收器件30的輸入端，電路的comm端4妄地。則才艮據(jù)上述 的說明可知，在以電壓V2供電的接收器件30的輸入端得到的信號 電平則為V2。例如，在3.3V到2.5V的轉(zhuǎn)換電路30中，驅(qū)動器件20為3.3V 供電，輸出3.3V的脈沖，內(nèi)阻Rs = 8歐姆，接收器件30為2.5V 供電，即，接收輸入的2.5V脈沖，傳輸線的特征阻抗Z0-50歐姆， 傳輸延時Td=lnS。按照上述公式(1)、公式(2)和公式(3)的 核心算法，可以4尋出R3二100歐姆，Rl-24歐姆，R2=25.8歐姆， 在本實施例中，R2靠^L格取值24歐姆。雖然上述只對在3.3V到2.5V的電平轉(zhuǎn)換電路進行了說明，但 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換電路也可以用于其 他數(shù)值的電平的轉(zhuǎn)換。通過簡單的電路結(jié)構(gòu)，加上核心算法，本發(fā)明實現(xiàn)了高速信號 的電平轉(zhuǎn)換和阻抗匹配的雙重要求。采用本發(fā)明高速電平轉(zhuǎn)換電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，達到了高速 信號電平轉(zhuǎn)換的目的，并且改善了高速信號質(zhì)量。在實現(xiàn)高速信號
電平轉(zhuǎn)換上，本電路既節(jié)省了 PCB布線空間又取得了〗氐成本高質(zhì)量 的效果。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括第一端子，其一端用于連接具有第一電源電壓的信號，另一端連接第一電阻；第二端子，其一端用于連接具有比所述第一電源電壓低的第二電源電壓的信號，另一端連接第二電阻；第三端子，其一端用于連接所述高速電平轉(zhuǎn)換電路參考電壓，另一端連接第三電阻；其中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻連接成T型網(wǎng)絡(luò)，用于將所述第一電源電壓的信號轉(zhuǎn)換成所述第二電源電壓的信號，并將所述第一電源電壓的信號和所述第二電源電壓的信號進行阻抗匹配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于， 所述具有第 一電源電壓的信號由第 一裝置提供，所述具有第二 電源電壓的信號由第二裝置接收，所述第二裝置通過信號傳輸 線路與所述第二端子的所述一端連接，其中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻的取值滿足以下關(guān)系式 V^ + i l) + [i 3〃(i 2 + Z0)] Z0 +及2 2 '們xn = F2;以及其中，Rl、 R2、 R3分別表示所述第一電阻、第二電阻、第三 電阻，VI和V2分別表示所述第一電源電壓、第二電源電壓， Z0表示信號傳輸線路的特征阻抗，Rs表示所述第一裝置的內(nèi) 阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于, 所述第 一裝置為驅(qū)動器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于, 所述信號傳輸線路為PCB印刷線路或線纜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速信號電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于, 所述傳輸線路的特征阻抗Rs預(yù)定為50 ~ 60歐姆。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的高速信號電平轉(zhuǎn)換電路， 其特征在于，所述高速電平轉(zhuǎn)換電路參考電壓為接地電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速信號電平轉(zhuǎn)換電路。該高速信號電平轉(zhuǎn)換電路包括第一端子，其一端用于連接具有第一電源電壓的信號，另一端連接第一電阻；第二端子，其一端用于連接具有比所述第一電源電壓低的第二電源電壓的信號，另一端連接第二電阻；第三端子，其一端用于連接所述高速電平轉(zhuǎn)換電路參考電壓，另一端連接第三電阻；其中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻連接成T型網(wǎng)絡(luò)，用于將所述第一源電壓的信號轉(zhuǎn)換成所述第二電源電壓的信號，并將所述第一源電壓的信號和所述第二電源電壓的信號進行阻抗匹配。
文檔編號H03H5/00GK101114821SQ20061010328
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者張加民, 眭詩菊 申請人:中興通訊股份有限公司