LSF0108 level shift设计使用及debug流程

目录

初版设计

测试出现的问题1

解决问题(尝试1)

测试出现的问题2

解决问题2-1

解决问题2-2

单Port测试结果

所有Port均连接测试结果


初版设计

此电路的应用场景在于将LCD屏幕连接到FPGA上,进而通过FPGA中设计的硬件电路来驱动LCD屏幕,验证数字硬件电路设计的正确性。因此需要一个转接板位于FPGA和LCD屏幕之间,将二者连接起来。

转接板的硬件电路设计主要存在以下需求:

  • 实现3.3V和1.8V之间的同时双向逻辑转换(LCD屏幕电平为3.3V,FPGA电平为1.8V)

逻辑转换速度为20MHz以上

  • 同时支持Open Drain(Touch相关的PIN)和Push-pull
  • 同时支持至少6 port逻辑转换

因此选型选择了LSF0108Q1,因为其具有如下特性:

  • 支持1.8V和3.3V之间的双向电平转换,且无需DIR Pin。

LSF0108 level shift设计使用及debug流程 

  • 最高速率可达到100MHz(≤30pF load)或40MHz(≤50pF load)
  • 同时支持Open Drain和Push-Pull

                LSF0108 level shift设计使用及debug流程

 

  • 最大支持8个port同时工作。

因此初版电路设计如下所示:(1.8V和3.3V都是通过LDO来供电的)

LSF0108 level shift设计使用及debug流程

LSF0108 level shift设计使用及debug流程 

 LSF0108 level shift设计使用及debug流程

 

测试出现的问题1

1.8V的电压被倒灌,变成了2.3V(2.18V)左右,此时倒灌电流为1.5uA左右。

解决问题(尝试1)

分析:既然1.8V被倒灌,则可以在1.8V LDO output的位置增加一个并联电阻到GND,给倒灌电流一个泄放路径,让1.8V LDO output正常。这个并联电阻目前暂定为200K

实验结果:       此时1.8V电压正常,实际测试结果为1.788V

                           倒灌电流仍然存在,目前为3.4uA左右。

测试出现的问题2

3.3V side

1.8V side

驱动GND

接收GND

驱动3.3V

接收1.938V(有问题)

接收GND

驱动GND

接收1.787V(有问题)

驱动1.8V

由上可知

  1. 低电平GND可以实现双向互传
  2. 1.8V side驱动高电平无法让3.3V side电平抬升至3.3V
  3. 3.3V side驱动高电平会导致1.8V side电平过高

解决问题2-1

分析:1.8V side驱动时,无法让3.3Vside抬升至3.3V

尝试给3.3V side单个Port增加上拉电阻200Ω,将其上拉至3.3V。

LSF0108 level shift设计使用及debug流程

此时虽然可以通过1.8V驱动,让3.3V side获得高电平。但是此时量测1.8V side,本身的驱动电流被抬升至2.0V。

解决问题2-2

抬升肯定是电流倒灌引起的,因此量测倒灌电流的来源,来自Vref_A的倒灌电流为1.6uA,来自单个Port的倒灌电流为5.6uA。同样的方式,来自Port的倒灌电流太大,则尝试在1.8V side下拉,连接并联电阻组成泄放回路。初步尝试泄放电阻为200K

结论:200K太大了,此时只降低到了1.9V,因此在此降低电阻,选择24K,此时降低到了1.787V。基本正常

单Port测试结果

Driver

Receiver

Driver

量测电压

Receiver

量测电压

3.3V side

H(3.311-3.326)

1.8V side

H(1.737-1.738)

3.3V side

L(3.311-0.005)

1.8V side

L(1.737-0.006)

1.8V side

H(1.738-1.786)

3.3V side

H(3.311-3.322)

1.8V side

L(1.738-0.005)

3.3V side

L(3.311-0.067)

由上表可知:

  1. 当双方均没有驱动时,1.8Vside的电压恒定为1.737V,3.3V side的电压恒定为3.311V
  2. 1.8V作为Driver时,可以正常驱动高电平和低电平,并不会引起Driver方的电压异常,在Recevier方也能正常收到对应3.3V的电平
  3. 3.3V作为Driver时,可以正常驱动高电平和低电平,并不会引起Driver方的电压异常,在Recevier方也能正常收到对应1.8V的电平

至此,单Port调试完毕,按照上述的电阻阻值,将剩余的Port均增加上拉(3.3V side)和下拉电阻(1.8V side),检查能否正常工作

所有Port均连接测试结果

Driver

Receiver

Driver

量测电压

Receiver

量测电压

3.3V side

H(3.310-3.325)

1.8V side

H(1.737-1.738)

3.3V side

L(3.310-0.006)

1.8V side

L(1.737-0.006)

1.8V side

H(1.737-1.786)

3.3V side

H(3.310-3.320)

1.8V side

L(1.737-0.006)

3.3V side

L(3.310-0.067)

至此所有port均增加了上下拉,且所有port功能一切正常,各个port之间互不干扰,可以独立正常工作,debug流程结束。

上一篇:优化器统计跟踪(SYS.EXP_HEAD$ SYS.EXP_OBJ$ SYS.EXP_STAT$不)导致表空间 SYSAUX不断增长


下一篇:02-数据结构与算法-单向链表