レベルシフター

デジタルエレクトロニクスにおいて、レベルシフタはレベルコンバータ、ロジックレベルシフタ、電圧レベルトランスレータとも呼ばれ 、信号をあるロジックレベルまたは電圧ドメインから別のロジックレベルまたは電圧ドメインに変換し、TTLやCMOSなどの異なる電圧要件を持つ集積回路間の互換性を可能にする回路です。^{[1] [2]} 現代のシステムでは、プロセッサ、ロジック、センサー、その他の回路間のドメインをブリッジするためにレベルシフタを使用しています。近年、最も一般的な3つのロジックレベルは1.8V、3.3V、5Vですが、これらの電圧より高いレベルや低いレベルも使用されています。^[要出典]

単方向 – すべての入力ピンは1つの電圧ドメイン専用であり、すべての出力ピンは他の電圧ドメイン専用です。^[3]

専用ポートによる双方向 – 各電圧ドメインには入力ピンと出力ピンの両方がありますが、ピンのデータ方向は変わりません。

外部方向インジケーター付きの双方向 – 外部信号が変更されると、入力が出力になり、その逆も同様です。

双方向、自動検知 - 電圧ドメインにまたがる 1 組の I/O は、専用の方向制御ピンを必要とせずに、外部刺激に応じて入力または出力として機能できます。

固定機能レベル シフター IC - これらの IC は、固定機能デバイスでさまざまな種類のレベル シフトを提供します。多くの場合、さまざまな VDD1 および VDD2 範囲で提供される 2 ビット、4 ビット、または 8 ビットのレベル シフト構成にまとめられ、これらのデバイスは追加の統合ロジックやタイミング調整なしでロジック レベルを変換します。

構成可能なミックスドシグナル IC (CMIC) – レベル シフター回路も CMIC に実装できます。CMIC はコードなしでプログラム可能なため、設計者は完全にカスタマイズ可能なレベル シフターを実装でき、さらに構成可能なロジックやタイミング調整を同じデバイスに統合するオプションも利用できます。

電源管理IC は、差動信号を使用してレベル シフタを実現します。差動ペアは 2 つのレッグのうちの 1 つに電流を流し、異なる電圧ドメインのラッチを駆動して電圧をレベル シフトします。

レベル シフタは、システムのさまざまな部分間の電圧の非互換性を解決するために使用されるため、幅広い用途があります。レベル シフタは、レガシー デバイスのインターフェイスだけでなく、SD カード、SIM カード、CF カード、オーディオ コーデック、UART でも広く使用されています。

レベル シフタは、電源管理 IC で使用されるゲート ドライバ回路でも広く使用されています。これらのアプリケーションでは、レベル シフタは制御ロジック信号をパワー MOSFET の駆動に使用される高電圧に変換します。

• ラインレベル

• 電圧レベル変換ガイド、Texas Instruments。

3つの異なるロジックファミリからのICの例

• 74AXC1T45、方向制御付き 1 ビット双方向、0.65V ～ 3.6V のデュアル電源を 0.65V ～ 3.6V に変換、SMD パッケージでのみ使用可能。4 ビットの 74AXC4T245 と 8 ビットの 74AXC8T245 も存在します。
• 74LVC1T45、方向制御付き 1 ビット双方向、1.65V ～ 5.5V のデュアル電源を 1.65V ～ 5.5V に変換、SMD パッケージでのみ使用可能。2 ビットの 74LVC2T45 と 8 ビットの 74LVC8T245 も存在します。
• 4504B、6 ビット単方向、5V TTL または 5V-18V CMOS のデュアル電源 (5V-18V CMOS に変換)、DIP または SMD パッケージで利用可能。