txs0108e原理分析

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前言

TXS0108是TI公司生产的8通道双向电平转换芯片，这款8 位非反向转换器使用两个独立的可配置电源轨。A 端口跟踪VCCA 引脚的电源电压。VCCA 引脚可接受1.2V 到3.6V 范围内的任意电源电压。B 端口跟踪VCCB 引脚的电源电压。VCCB 引脚可接受1.65V 到5.5V 范围内的任意电源电压。这两个输入电源引脚可实现1.2V、1.8V、2.5V、3.3V 和5V 电压节点之间的任意低压双向转换。
输出使能(OE) 输入为低电平时，所有输出均将置于高阻抗(Hi-Z) 状态。
为确保输出在上电或断电期间处于Hi-Z 状态，需通过一个下拉电阻将OE 接至GND。
该芯片主要技术指标如下：

由于在多次使用过程都发现问题，如作为板卡对外普通IO口使用产生震荡，因此本文对该芯片进行了简单的原理分析，以避免使用不当导致的故障。

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名词解释

One-Shot： 单稳态电路
Accelerator ： 加速器

单稳态触发器

图1 是D触发器组成的单稳态触发器，图2是D触发器组成的双稳态触发器

单稳态电路有一个稳定状态，图1所示，Q默认输出0为稳定状态。当clk到来时 Q非输出为1，给电容C充电，Set管脚置位，同时Q输出为高，电容放电结束后set拉低，电路恢复稳态。
双稳态电路则具有2个稳定状态，每次clk输入时输出状态进行反转。
引用：http://www.elecfans.com/analog/20161128452974.html

原理分析

如图所示，单稳态电路OS1、OS3、OS2、OS4分别控制P1、P2和N1、N2，4个MOS管，4个单稳态电路应具有一个稳定状态，初步推断稳定状态下所有MOS管应处于关闭状态，实际也是如此。
因为只有在所有mos管关闭的情况下，A端口或B端口才能够产生上升或下降沿，以触发电路到另外一种状态。

工作过程

假定默认稳定状态为高，A端口产生下降沿，下降沿经过T1->OS4->N2->输出并反馈到输入，其中OS4会有30ns的暂稳态，因此推挽保持时间为30ns，30ns过后，B端输出低电平完全由A端口输入低电平来保持，其他过程类似。从而也能够明白手册中所说的高速推挽、低速开漏工作模式，实际上并没有控制开关可以切换这2种工作模式，完全根据信号速率决定。
以下原文参考：

明确单稳态电路暂态时间设计在约30ns

PCB布线也明确说明不能过长，需要确保反射信号在30ns内，FR4板材PCB计算约2m（信号往返时间），电线可能更短，因此官方也只是建议该芯片用于总线信号传输，不推荐长距离传输。
《txs0108e 及本系列芯片应用指南 scea044 》该应用指南对芯片工作原理进行了详细介绍，重点关注如下：

明确当A/B任一端口为低时，通过R1、R2和N-channel pass-gate保持直流稳定状态。

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使用注意事项

• A端电源范围1.2V 到3.6V
• B端电源范围：1.65V 到5.5V
• A端电源须小于B端电源
• 推荐用于板内双向总线之间的信号传输，不建议作为板间信号互联
• 需根据实际使用情况计算驱动能力，确保上下拉阻值适宜

参考文档

txs0108e datasheet.pdf
txs0108e 及本系列芯片应用指南 scea044.pdf