Как сопрягать микросхемы с разными VCC? [Архив] - Speccy

dhau

10.03.2005, 02:28

Вот я тут надумываю собрать клон Pentagon 1024 на базе Xilinx ColdRunner-II (5K логических ячеек) + Z80 + YM + ВГ93. И как бы понятно в каком направлении двигаться, но непонятно как сопрягать древние железки, требующие +5 вольт, с современной скоростной CPLD, которая не имеет толерантности даже к +3.3... Если не ошибаюсь ColdRunner-II требует +1.8 вольт, а это наверно воспримется как логический ноль старой TTL-логикой. А уж если +5 на него подать, то сгорит к чародеям, буду только маму его вспоминать часто и нехорошо...

Как это решается? Использовать все синтетическое не хочется, хочется реальный силиконовый Z80 и YM со всеми их глючками и особенностями.

Как люди решают такие проблемы?

lvd

10.03.2005, 07:17

Вот я тут надумываю собрать клон Pentagon 1024 на базе Xilinx ColdRunner-II (5K логических ячеек) + Z80 + YM + ВГ93. И как бы понятно в каком направлении двигаться, но непонятно как сопрягать древние железки, требующие +5 вольт, с современной скоростной CPLD, которая не имеет толерантности даже к +3.3... Если не ошибаюсь ColdRunner-II требует +1.8 вольт, а это наверно воспримется как логический ноль старой TTL-логикой. А уж если +5 на него подать, то сгорит к чародеям, буду только маму его вспоминать часто и нехорошо...

Есть например 74lvth245 (и другие из серии 74lvth) - позволяют, как минимум, сопрягать 3.3v и 5v с любых сторон, сами питаются от 3.3. Вообще пошукай на тему этих и других серий на www.ti.com - может чего и найдёшь.

Как это решается? Использовать все синтетическое не хочется, хочется реальный силиконовый Z80 и YM со всеми их глючками и особенностями.
Как люди решают такие проблемы?

А зачем тогда колдруннер - чего-нибудь попроще разве уже нету? :-\

dhau

10.03.2005, 20:07

А зачем тогда колдруннер - чего-нибудь попроще разве уже нету? :-\

Потому что он у меня уже есть и это самый мелкий девкит, который можно заказать с сайта Xilinx. Кроме того CRII будет выпускаться еще пару лет, а старые модели, толерантные к 3.3/5v похоже уже не выпускаются.

dhau

15.03.2005, 00:34

Conan

15.03.2005, 02:43

Всетаки помогите пожалуйста. Я ищу варианты совмещения 1.8v и 5v логики. Могут ли мне помочь микросхемы CD4050 (http://www.jameco.com/wcsstore/Jameco/Products/ProdDS/13071.pdf)?

Или я не туда смотрю?
CD4050 не подойдут - IMHO. Ибо они не могут питаться менее 3V (значит для 5>1.8V не подходит). Уровень лог. "0" на входе до 1.5V (значит для 1.8>5V не подходит тоже).

P.S. Может сейчас все изменилось, но 20 лет назад преобразователи уровней требовали два напряжения питания.

dhau

15.03.2005, 03:35

Может сейчас все изменилось, но 20 лет назад преобразователи уровней требовали два напряжения питания.

Существуют ли микросхемы с двойным питанием и способностью преобразовывать уровни напряжения на (относительно) высоких частотах? Я все-таки хочу знать как можно сопрягать логику разных уровней... Альтернатива использовать все синтетическое есть (все в одной FPGA нв 200'000 ячеек), но хочется реальный Z80 и AY... Еще можно попытаться купить микросхемы Altera MAX 3000 / 7000 с толерантностью на 5 вольт, но их же еще паять надо и JTAG для них собирать - слишком сложно...

DVS

15.03.2005, 06:53

Подключая ММС (она 3,3В) к 8051(слабенькая "1") уровни согласовывались с помощью стабилизатора LP2950 и диодных подтяжек, на частоте 1МГц всё путем. Для 1,8В может "прокатить" такой-же вариант... Коллега по работе использует регулируемый 3-х выводный стабилизатор на нём можно 1,8 получить, вот только маркировку я не знаю.

Это насчёт 5В->1,8В

А насчёт 1,8В->5В: нужно ставить повторитель на транзюке.

PS: Это описаны дешёвые варианты для небольшого кол-ва I/O pins.

fan

15.03.2005, 21:51

2 dhau

Если не ошибаюсь ColdRunner-II требует +1.8 вольт

Угу. Но в описании (http://www.plis.ru/catalog.html?ID=23) так же написано -
...
одновременная поддержка операций ввода-вывода с различными стандартами по напря-жению – от 1,5 до 3,3 В;
...
совместимость блоков ввода-вывода с логическими уровнями стандартов цифровых сигналов 1,5, 1,8, 2,5 и 3,3 В
...

Так что всё ОК :)

А у ColdRunner(I) вааще Совместимость блоков ввода-вывода с 5-ти вольтовой логикой (аж руки чешутся :D )

Conan

15.03.2005, 22:45

Существуют ли микросхемы с двойным питанием и способностью преобразовывать уровни напряжения на (относительно) высоких частотах? Я все-таки хочу знать как можно сопрягать логику разных уровней... Существуют, но можно обойтись и одним. Поиск по "level shifter 3.3" на http://www.chipcatalog.com/
выдал целую кучу вариантов, с разными скоростями, количеством разрядов, дву- или однонаправленностью и т.д. Например: SN74CB3T16210DL http://www.chipcatalog.com/TI/Datasheet/52862.htm
Более точно сказать не могу, поскольку железом вот уже 10 лет не занимаюсь, но на форуме есть современные железячники вся надежда на них. Ведь речь идет о "Новом железе", для Speccy, которое делают (если верить опросу) довольно много людей.

spensor

16.03.2005, 12:17

Конкретного ответа по заданному вопросу дать не могу, но предлагаю следующие варианты.
1. Попробуй задать вопрос в электронную конференцию http://www.telesys.ru/teleconf.shtml. Там "пасется" много радиолюбителей - думаю кто то из них сможет подсказать вариант решения проблемы.
2. Как вариант решения от себя могу предложить использовать между 1.8В логикой и 5В ТТЛ, промежуточные буферные элементы 3.3В логики (например 74ACxx). Выходные уровни 1.8В ColdRunner думаю подойдут для 3.3В логики, а выходные 3.3В - для 5В. Обратное преобразование сложнее, но можно между выходом высокопотенциальной логики и входом низкопотенциальной поставить резистивный делитель - две "расчески" (резисторные сборки) позволят согласовать 8бит сигналов.

CHRV

16.03.2005, 12:47

Вообщето это уже достаточно глубокий оффтопик!

Типичные средства для преобразования уровней:
1) Средствами самой FPGA (смотреть документацию и внимательно читать). Если выход с FPGA то ставим открытый коллектор (open drain кажется) и подтягиваем резюком (смотреть опять же доку) до нужного напряжения. Входы могут поддерживать разные напряжения (написано в доке).
2) Транзисторный метод. Выход с ФПГА подается на базу соответствующего транзистора. Транзистор + резистор образует выходной каскад ТТЛ логики.
3) Резисторный метод. Делитель напряжения с которого идет на вход FPGA. Но есть метод лучше, внутри вход FPGA подтягивается к +VIO, а на входе ставится диод (треугольником на FPGA - ну путаю я, анод это или катод), логику при этом лучше CMOS использовать.
4) Специализированные микры преобразователей уровня.

Теперь о ФПГА - напряжение ядра и напряжения IO у них может быть (и как правило) разные. Так вот при сопряжении надо ориентироваться на напряжение IO.

ILoveSpeccy

21.05.2007, 20:03

icebear

22.05.2007, 13:39

В даташите XC95144XL от Xilinx написано

5V tolerant I/O pins accept 5V, 3.3V, and 2.5V signals

Можно использовать эту ПЛИС в Speccy (Z84C00-10, 29C020, MOSEL62256) без преобразователя уровня???

Да, только не забудь "отконфигурировать" пины для 5В уровней (о чём CHRV выше писал, в его списке это пункт 1). Как - написано в ds по XC95144XL. Делается это в ISE, я не знаю насчёт CPLD, но для FPGA уровни для каждого пина выставляются в PACE.

dennt

27.08.2007, 15:04

SN74LVC1T45 (http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74lvc1t45.html)

CHRV

27.08.2007, 16:10

SN74LVC1T45 (http://http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74lvc1t45.html)

В случае ILoveSpeccy это лишнее удорожание и уменьшение надежности устройства. Буфера рекомендуется ставить только на внешние устройства или если нагрузка большая на линию.

В случае когда устройства не толерантно рекомендуется использовать не буферные микросхемы, а так называемые BUS-switch (например FST3245 или QS3245) они отличаются тем что у них задержка порядка 1нс, т.е. они в общем случае не вносят дополнительные временные проблемы в схему.

KingOfEvil

27.08.2007, 21:04

В случае когда устройства не толерантно рекомендуется использовать не буферные микросхемы, а так называемые BUS-switch (например FST3245 или QS3245) они отличаются тем что у них задержка порядка 1нс, т.е. они в общем случае не вносят дополнительные временные проблемы в схему.

А если мне надо сопрячь ну скажем логику КР1554/74AC или тот же самый CMOS Z80 с FPGA, имеющей в лучшем случае 3.3 В IO пины??? Как раз случай, когда FPGA 'нетолерантна' к 5В КМОП логике. Такая штучка здесь не прокатит, нужен именно двойной буферный шинный преобразователь.

fan

28.08.2007, 01:36

В борде MSX ONE CHIP используются всего лишь резюки на 100 ом между матрицей и разъёмами расширения (странно , я точно помню что про это caro говорил , видать в другой теме было), для подтыкания древних девайсов вроде картрижжей и контроллеров .
В DE1 тоже (насколько помню) торчат резюки на выхлопных линиях (те что идут на два сорокапиновых разъёма).

Black_Cat

28.08.2007, 02:49

В борде MSX ONE CHIP используются всего лишь резюки на 100 ом между матрицей и разъёмами расширенияэт судя по всему сугубо токоограничивающие и к согласованию уровней не имеют отношения или как в Спеке - для разделения шин, хотя врядли там есть что разделять.

CHRV

28.08.2007, 12:01

А если мне надо сопрячь ну скажем логику КР1554/74AC или тот же самый CMOS Z80 с FPGA, имеющей в лучшем случае 3.3 В IO пины??? Как раз случай, когда FPGA 'нетолерантна' к 5В КМОП логике. Такая штучка здесь не прокатит, нужен именно двойной буферный шинный преобразователь.
Покатит, читай на сайте производителя там даже есть специальный Annotation как это сделать.
http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-996.pdf

Буфера тоже можно, но задержки выше. И еще одна засада в этом случае если LVTTL и TTL логику сопрягать то первая может не дотянуться по уровню 1 до TTL (тогда нуно подтягивающий резюк ставить - а это повышение рассеиваемой мощности).
Есть специальные микрухи с двойным питанием - вот их крайне рекомендуется использовать, причем они обеспечивают переход не только 3.3v - 5v но и меньшие напряжения - правда стоят раза в три дороже чем обычный буфер.

KingOfEvil

28.08.2007, 18:20

Покатит, читай на сайте производителя там даже есть специальный Annotation как это сделать.
http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-996.pdf

Жуть какая, ужаснах. "FST devices produce an output voltage that is a maximum of 1V below VCC" только при комнатной температуре. Плюс еще это самое 'output voltage' сильно зависит от того, на что его нагрузить. И работает только в одну сторону.
Вот SN74ALVC164245 или что-нибудь подобное - это рулез.

CHRV

28.08.2007, 22:15

Жуть какая, ужаснах. "FST devices produce an output voltage that is a maximum of 1V below VCC" только при комнатной температуре.
ВОт он отечественный разработчик - как обычно смотрим в книгу видем фигу! :v2_lol:

KingOfEvil

28.08.2007, 22:42

ВОт он отечественный разработчик - как обычно смотрим в книгу видем фигу! :v2_lol:

Поясню: имелось в виду, что вышесказанное утверждение справедливо только при благоприятном стечении определенных обстоятельств. А вообще, всего навсего моё имхо. Но то, что падение напряжения на канале ПТ зависит не только от напряженности поля в области затвора - есть факт неоспоримый.

bigral

08.06.2012, 16:59

Привет, решил поднять старую тему, вот в net-e появилась новая мода делать преобразователи на MOSFET-ах http://www.youtube.com/watch?v=T5o60ggs4mM
http://www.rocketnumbernine.com/2009/04/10/5v-33v-bidirectional-level-converter
http://www.sparkfun.com/products/8745

это после этой статьи http://www.sparkfun.com/tutorials/65

Плюсы такой схемы в том что ненужно никакого DIR (направления сигнала), работает точно так же как указанная CHRV микруха "bus switch".

Интересно до каких частот можно его разогнать? Например если подключать железный 5v процессор к плате AlteraDE1 (для того чтоб использовать ее память и переферию при разработке нового компа на реальном железном проце, так как есть удобные утилиты для заливки программ и прошивок).