混合电压系统. 3.3伏和5伏器件的接口

描述

关键词:混合,电压,3.3V,5V,I/O,配置

随着低电压(3.3V)CMOS器件变得越来越普遍,旧的(5V)器件之间的连接变得越来越受到关注。该应答记录简要描述了用Xilinx FPGA连接和配置这些混合电压器件的概念。

解决方案

连接5V器件到Xilinx 3.3V FPGA。

XC400 0XL
不受欢迎的=

驱动XC400 0xL输入的5V输出
------------------------------
XC400 0XL I/O结构已被设计为容忍A
仅使用3.3V电源的5.5V恒定输入电压
连接到器件的电源。事实上,它们是5V耐受性。
即使没有供电。这意味着任何3.3或5
伏特(CMOS,TTL,上拉,或VCC)可以安全地连接到一个
XC400 0xL输入无需使用任何电流限制
电阻或担心上电顺序。

用TTL阈值驱动5V输入的XC400 0XL
------------------------------
XC400 0XL可直接驱动任意5V器件的TTL
阈值水平。XC400 0XL输出驱动轨到轨
从而完全满足所有TTL标准规范。


XC400 0XL驱动5V输入CMOS阈值
----------------------------------------------
根据CMOS阈值的标准规范,
VIHMIN(电压输入逻辑高最小电压)为70%
VCC(VCC是目标器件的VCC),它是5的70%
伏特=3.5伏特。XC400 0xL驱动到轨道的输出
这是3.3伏特。所以,根据最坏的情况我们
在这些条件下,忽略0.2伏特的规格。
幸运的是,我们有选择:

0.2伏特安全吗?

1。对。典型器件不工作在最小值上。
规范。例如,在XC400 0xL器件上有
没有实际的VIH和VIL。有一个实际的阈值电平。
1.8伏特,具有100mV的滞后现象。所有规格均为
整个行业非常保守。这不太可能
5伏CMOS器件将解释3.3伏在一个输入作为一个
逻辑低。

如果这个0.2伏特的差异不能被原谅,请选择
从以下…

2。增加XC400 0XL电源电压至3.6伏特。那
将输出电压超过指定的最小值。

三。开漏输出解决方案。配置输出
XC400 0XL设计使用OBUFT,这样它们将驱动低
和三态逻辑分别为低和高。连接
单独的上拉电阻从开漏输出到
目标电源电压(5V)。电阻越小,
将获得更快的转变。

注:请参见解决方案记录2760。

XC3000 0L与XC3100L
旅游业的发展

5伏输出驱动XC3000 0L和XC3100L输入
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XC3000 0L和XC3100L保护电路是设计在
更传统的方式无法维持以上电压
VCC(3.3V)的任何时间长度。因为这个,一个150欧姆
建议限流电阻器来保护输入。
小于10mA的电流,通常被认为是安全的
水平流过ESD二极管。

XC3000 0L和XC3100L驱动5V输入
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XC3000 0L和XC3100L系列的指定VoH最小值
大于规定的最小2.0V的2.4伏特
对于TTL阈值水平,因此这些器件族可能是
接口与任何5V TTL电平输入。如果XC3000 0L
和XC3100L家庭需要驱动5V CMOS电平或
电平接近5V,外部电路将需要添加到
驱动此阈值。

注意:这个解决方案包含不止一个分辨率。

当将一个5伏的FPGA连接到一个3伏的器件时,FPGA应该被配置为使用TTL电平阈值。CPLD可以将它们的VCCIO连接到接口电压(3.3V)。

XC4000,XC400 0H,XC400 0E,XC400 0EX
事业单位

驱动3.3V输入
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XC4000 FPGA具有N通道“图腾柱”输出结构,在VOH驱动小电流。由于这个事实,XC4000器件可以直接驱动3.3V输入安全(没有限流电阻器),提供5伏电源电压不超过5.25伏,并且器件输出被配置为TTL阈值电平。

接收3.3V输出
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3.3V CMOS器件可以直接驱动任何XC4000器件。对于具有TTL电平输入的XC4000系列的最小输入逻辑高阈值VIHmin是2.0V,它小于3.3V器件的最小VoH(CMOS)阈值规范。


XC2000、XC3000/A、XC3100/A和XC5200
事业单位

驱动3.3V输入
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这些器件家族具有互补的输出结构。建议将限流电阻连接到所有非5V容限3.3V器件的I/O,以保护3.3V器件输入和ESD保护电路。限流电阻器的尺寸应不小于150欧姆。这应该保证输入电流低于10mA。这通常被认为是安全的大多数CMOS 3.3伏器件,但请审查器件规格或联系制造商,以确保这是真实的。

一般来说,必须注意避免3.3V电源电压超过3.6V最大值时,大量的。
活动的高输入驱动3.3V器件。这可能会导致3.3V电源电流反向。此外,3.3V的VCC电源应该在驱动器件输入从5V器件之前。

接收3.3V输出
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3.3V CMOS器件可以直接驱动任何XC2000、XC3000或XC5200 FPGA,只要FPGA被配置为TTL输入。
水平。这些器件的最小输入逻辑高电压(VIH)为2伏,小于2.4伏的TTL阈值标准VoH。


XC7300和XC9500
旅游业的发展

驱动3.3V和5V输入
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对于Xilinx CPLD,I/O环可以由5V VCCIO或3.3V VCCIO供电。当I/O由3.3V VCCIO供电时,
CPLD可以安全地驱动任何3.3V或5V(具有TTL电平)的器件。如果该器件连接到单个电源(VCCIO=5V),则建议在CPLD的输出和非5V容错3.3V器件之间连接限流电阻器,不少于150欧姆。

接收3.3和5V输出
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无论VCCIO引脚上的电源电压,XC7300和XC9500可以接受3.3V和5V(CMOS或TTL)电平输入。

3.3V和5V混合器件的配置问题
事业单位

用3.3V PROM配置5V FPGA
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由于5V FPGA的配置引脚都是TTL电平输入和输出,3.3V PROM可以直接连接到XC4000系列FPGA而不需要任何外部电路。对于XC3000和XC5200系列,除非PROM具有5V容限I/O,所以在直接连接到3.3V PROM的XC3000或XC5200的所有输出上建议不小于150欧姆的限流电阻器。


菊花链混合电压器件
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所有Xilinx FPGA配置引脚都是TTL兼容的。菊花链配置可以在没有附加电路的情况下用混合电压FPGA执行。

唯一的例外是当XC3000 0L和XC3100L系列是在3.3V或5V XC4000和/或XC5200系列以下的菊花链中的先导器件。在这种情况下,应该考虑两个选项。

1。将XC3000 0L和/或XC3100L放置在菊花链的背面,并在所有接口配置引脚上与来自3.3V器件的限流电阻器分离5V器件。

2。使用XC3000 0L或XC3100L作为引导器件,并使用1996数据手册第4-55页中讨论的电路,为在菊花链中的XC4000和XC5200器件添加附加的需要的CLCK。


使用3.3V FPGA的XCKECKER
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XCKECK电缆可用于下载到3.3V FPGA和混合电压菊花链。由于XCECKER电缆包含一个5V FPGA,电缆要么需要提供一个5V的源与一个共同的地面下载板或3.3V适配器需要用于允许电缆与3.3V电源操作。

当下载到XC400 0xL或XC5200 XL时,XCKECK可以直接以正常方式连接到FPGA。
无论它是由一个5V电源或3.3V适配器供电。如果电缆要连接到XC3000 0L或XC3100L,建议使用3.3V适配器,XCKECK电缆可以直接连接到器件。如果
3.3V适配器是不可用的,XCECKER可以用5V电源供电,并且在所有电缆连接上使用限流电阻器到FPGA不小于150欧姆。

注:关于获得X3CKE电缆3.3V适配器的信息,请与本地Xilinx经销商或销售代表联系。
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提问于 2018-07-29 14:38:44 +0800

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