1.3.2 Защита каскада пониженного напряжения от выбросов повышенного напряжения
Если шинную систему I2C необходимо подключить, например, к внешней шине, на линиях которой вероятно появление выбросов напряжения повышенного уровня, то в этом случае преобразователь уровней может выступать в качестве схемы защиты от выбросов напряжения, но при условии, что характеристики используемых транзисторов позволяют работать с данными выбросами. В этом случае каскад пониженного напряжения является защищенной частью, а каскад повышенного напряжения подключается к линиям внешней шины (см. рисунок 2). Если в данном применении преобразование уровней не требуется, то VDD1 и VDD2 могут быть соединены вместе.
1.3.3 Преобразователь уровня для организации межточечных соединений
Схема на рисунке 2 также может использоваться в качестве однонаправленного преобразователя уровня, включенного между выходным сигналом и одним или более входами, которые характеризуются более высокими или низкими логическими уровнями по отношению к выходному сигналу. Если выходной сигнал генерируется двухтактным каскадом, то резистор Rp в выходной части схемы (каскад повышенного или пониженного напряжения) может быть исключен. Rp во входной части схемы должен остаться. Механизм защиты и изоляции, описанный в 2.3.2 и 2.3.4, относится также и к данному случаю.
1.3.4 Изоляция обесточенного каскада пониженного напряжения
Дополнительной особенностью схемы преобразователя уровня на рисунке 2 является изоляция каскада пониженного напряжения при снятии напряжения VDD1. В этом случае VDD1 равно около 0В и МОП-транзисторы отключены, т.к. VGS ниже порогового напряжения. Работа каскада повышенного напряжения не блокируется и он остается в работе. Чтобы гарантировать запас помехоустойчивости, МОП-транзисторы должны обладать минимальным пороговым напряжением VGS(th), например 0.4В, а напряжение VDD1 должно быть ниже указанного значения. Функция изоляции поддерживается, даже если преобразование уровней не требуется. В этом случае напряжения VDD1 и VDD2 должны иметь одно и тоже значение ,например, 3.3В или 5В.
1.3.5 Усовершенствованная схема для изоляции выключенного каскада повышенного напряжения
Если после выключения питания необходимо изолировать каскад повышенного напряжения, схему преобразователя уровня необходимо изменить, как показано на рисунке 3.
Рисунок
3. Шинная система I2C с изоляцией
каскада повышенного напряжения при
выключенном питании
Если напряжение VDD2 отключено, то транзисторы T3 и T4 переходят в непроводящее состояние и каскад повышенного напряжения становится изолированным от другой части шинной системы. Подтягивающие резисторы Rp к VDD3 являются необязательными. Они могут использоваться для предотвращения плавания потенциала на стоках МОП-транзисторов при установлении высокого уровня (можно использовать резисторы с высоким сопротивлением). VDD3 желательно подключить к наибольшему напряжению питания. Если VDD3 имеет более низкое значение, то необходимо обратить внимание на достаточность высоких логических уровней на линиях шины.
Изоляция каскада пониженного напряжения при отключении VDD1 выполнена таким же способом, как и в схеме на рисунке 2 (см. описание в 2.3.4), но теперь независимо от значения VDD2.
Поскольку данная схема преобразователя уровня является симметричной, то в качестве каскада пониженного или повышенного напряжения может выступать левая или правая часть схемы на рисунке 3. К этой схеме могут быть подключены еще каскады с повышенным, пониженным или тем же напряжением питания с помощью дополнительных МОП-транзисторов, включенных тем же способом, что и в остальных каскадах на рисунке 3. Каждый каскад изолирован от остальной части шинной системы при отключении его напряжения, при этом, остальная часть каскадов остается функционировать.