可配置成4～20位可选的电平移位式总线开关FSTD16450及其应用

    摘要：FSTD16450是Fairchild公司最新推出的电平移位式总线开关集成电路。它功能强大，使用灵活，而且阻抗很低。可以配置成4位、5位、10位和20位总线开关，且与高速CMOS和TTL电平兼容。文中介绍了它的基本特点、引脚功能、主要参数和应用方法。

    关键词：开关 总线接口 控制 FSTD16450

1 基本特点

FSTD16450是Fairchild公司最新推出的电平移位式总线开关集成电路。利用它可以配置成4位、5位、8位、10位、16位和20位等与高速CMOS和TTL电平兼容的总线开关。该器件的阻抗很低，因而可以实现输入和输出之间的最好连接，而且没有传输延迟和接地噪声。

FSTD16450的使能连接控制可由用户根据设计需要在4位、5位、8位、10位、16位和20位中进行配置。具体的位配置选择可以通过选择引脚逻辑来进行。当Oex为低时，器件中的Ax和Bx相连；当OEx为高时，开关呈现开路状态。

FSTD16450型总线开关在引脚设置上的另外一个特点是增加了电平移位选择引脚S2。当S2为低时，器件的工作方式和普通的标准N-MOS开关没什么两样；而当S2为高时，器件采用5V输入/3.3V输出的完全电平移位二极管使能工作方式。

选择引脚S0、S1、S2是专为用户设计的配置控制引脚。这些选择引脚在系统工作期间可以临时中断其输出逻辑状态，以控制各组输入/输出引脚之间的开关。另外，使用时无需考虑和测试S0、S1和S2引脚的交流性质。

FSTD16450还个有如下主要特性：

●两端口之间的转换连接电阻仅为4Ω；

●具有最小的传输延迟；

●静态电流很低；

●在信号传输期间，器件的对地反弹噪声为0；

●控制输入信号与TTL电平兼容。

该器件采用56脚小型双列TSSOP和54脚球状焊珠栅格阵列FBGA两种封装形式。其中FBGA封装符合JEDEC MO-195标准，宽度为5.5mm。图1和图2分别为56脚小型双列TSSOP和54脚球状焊珠栅格阵列FBGA封装形式的引脚排列示意图。

2 功能和参数

2.1 引脚功能

FSTD16450总线开关的引脚分为开关使能引脚、输入引脚、输出引脚、位配置使能引能和电平移位使能引脚五大类。说明如下：

OEx：总线开关使能引脚。该脚为低电平时，使能其所控制的对应组的输入/输出；该脚为高电平时，其所控制的对应组的输入/输出呈现开路状态。

A：输入引脚。也就是开关信号的前端。

B：输出引脚。也就是开关信号的后端。

S0，S1：位配置使能引脚。利用该引脚的不同输入组合可以分别将FSTD16450总线开关设置成4位、5位、10位和20位输入/输出形式。

S2：电平移位二极管使能引脚。该脚为低电平时，器件采用普通的标准N-MOS开关工作方式；而当S2为高电平时，器件采用5V输入/3.3V输出的完全电平移位二极管使能工作方式。

2.2 主要参数

FSTD16450的主要极限参数如下：

●最大电源电压范围：-0.5～7.0V；

●直流开关电压范围：-0.5～7.0V；

●各控制脚的直流输入电压：-0.5～7.0V；

●二极管的直流输入电流：-50mA；

●直流输出电流：128mA；

●电源Vcc到GND的直流电流：±100mA;

●存储温度范围：-65℃～+150℃；

以下是FSTD16450的主要工作参数：

●电源工作电压：4.0～5.5V；

●输入和输出电压：0～5.5V；

●开关控制输入延迟时间：0～5ns/V;

●开关输入/输出延迟时间：0ns/V；

●高电平输入电压：≥2.0V；

●低电平输入电压：≤0.8V；

需要说明的是：对于控制脚的输入电平来说，无论是在高电平还是低电平时，都应当有一定的余量，以确保器件的各种设置的稳定，从而使器件的输入/输出能够可靠地工作。

3 使用说明

S2是FSTD16450总线开关的电平移位使能引脚，该引脚电平的高低决定了FSTD16450是否采用电平移位二极管使能工作方式。当该脚为低电平时，器件采用普通的标准N-MOS开关工作方式；为高时，器件采有V输入/3.3V输出的完全电平移位二极管使能工作方式。这两种工作方式的位设置和其它工作方式基本相同。

S0和S1引脚的不同输入组合可以分别将FSTD16450总线开头设置成4位、5位、10位和20位输入/输出形式。

3.1 20位配置组合

当S0和S1引脚均为低电平时，器件选择20位配置的输入/输出工作方式。图3是FSTD16450在20位配置时工作原理示意图。选择20位配置时，器件的输入/输出仅由OE1来控制，而OE1～5可以根据具体情况连接到Vcc或GND脚。当OE1为低时，器件上所有A端上的输入信号均在其所对应的B输出端口得到无损耗地输出。而当OE1为高时，器件的所有输入/输出端口均呈现程开路状态。

3.2 10位配置组合

当S0为低而S1高时，器件被设置为10位输入/输出方式。图4为10位配置工作示意图。在10位配置时，器件的输入/输出由OE1和OE4来控制，而其余的OE引脚可以根据具体情况接至Vcc或GND脚。实际上，这时是将器件的输入和输出引脚分成了两组，而用OE1和OE4分别控制两组对应的输入/输出引脚以实现两组10位总线的开关控制。各组之间的操作方式和20位配置时相同。

3.3 5位配置组合

当S0为高而S1低时，器件被设置为5位输入/输出工作方式。图5为5位配置时的操作示意图。在5位配置时，仅将OE5引脚接至Vcc或GND脚。而利用OE1～4之间不同高低控制电平的组合来构成不同的5位一组的输入/输出方式。其OEx操作方法和20位配置时相同。

3.4 4位配置组合

如果FSTD16450的S0和S1均为高电平，那么，器件被设置为4位一组的输入/输出工作方式。图6为4位配置时的操作示意图。它的OE1～5的操作和上述其它几种操作方法相同。利用OE1～5之间的各种不同的高低电平控制组合，即可构成各种不同的4位一组的输入/输出总线控制开关。

3.5 其它组合

实际上，也可以采用接地或者不用等方式将FSTD16450配置成8位、16位或20位以内的各种组合开关，还可以用两个4位组合来实现一个8位开关。由此可见：FSTD16450是一个功能十分强大的总线开关，用户可以根据具体情况灵活使用。