在工業(yè)與汽車系統(tǒng)中，混合電壓設(shè)計(jì)日益普及，其優(yōu)勢(shì)包括電源效率提升、性能優(yōu)化及成本控制。然而，不同電源域之間的集成面臨一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)——接地不匹配。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)間的接地電位偏離預(yù)期的 0V 基準(zhǔn)時(shí)（偏差范圍可達(dá)幾伏至幾十伏），將導(dǎo)致通信異常，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性。

當(dāng)前接地不匹配的解決方法

目前，工程師常采用三種方法來(lái)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題。一是優(yōu)化 PCB 接地設(shè)計(jì)，如使用專用接地平面、星形接地或分離模擬與數(shù)字地。這種方法雖然有效，但布局復(fù)雜、空間占用大，且后期修改成本高。二是使用分立式電平位移電路，如電阻分壓器或晶體管電路。但其在高壓差場(chǎng)景下信號(hào)完整性差、時(shí)序不佳，且占用較多布板空間。三是采用電隔離方式，將不同電位的子系統(tǒng)分離。雖然隔離能有效解決接地漂移問(wèn)題，但成本高、引入信號(hào)延遲，并增加電源設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

德州儀器 TXG 系列：一種新思路

代理銷售德州儀器（TI）旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能為您推薦推德州儀器 TXG 系列芯片，該系列芯片專為解決接地漂移問(wèn)題提供了創(chuàng)新方案。這些電壓與接地電平轉(zhuǎn)換器能夠在不同電位域之間實(shí)現(xiàn)高效通信，支持高達(dá) ±80V 的接地電位差和 1.71V 至 5.5V 的 I/O 電壓位移。其推挽輸出支持 SPI、UART、I2S、GPIO 等接口，漏極開路輸出則適用于 I2C 等應(yīng)用。此外，TXG 器件支持超過(guò) 250Mbps 的數(shù)據(jù)速率，傳播延遲小于 5ns，通道間偏斜低至 0.35ns，顯著提升系統(tǒng)性能。

接地漂移的典型場(chǎng)景

1. 直流漂移

直流漂移常見于高電流負(fù)載或長(zhǎng)接地路徑系統(tǒng)中。例如在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)中，兩個(gè) MCU 之間的接地電位差可能影響通信。傳統(tǒng)方案使用數(shù)字隔離器，而 TXG8041 可提供更緊湊、成本更低的替代方案。

2. 交流接地噪聲

在混合信號(hào)系統(tǒng)中，高速數(shù)字電路可能引發(fā)接地反彈，影響模擬電路性能。例如 FPGA 與 DAC 之間的接地噪聲可能導(dǎo)致輸出失真，使用 TXG8042 可有效隔離噪聲，保障通信精度。

3. 有意的接地漂移

某些系統(tǒng)如 GaN 功率級(jí)設(shè)計(jì)中，故意引入負(fù)電壓接地以提升輸出電壓擺幅。在這種設(shè)計(jì)中，TXG8010 可實(shí)現(xiàn) MCU 與 GaN 功率級(jí)之間的電位匹配。

何時(shí)使用接地電平轉(zhuǎn)換器

盡管電隔離在高壓或安全關(guān)鍵場(chǎng)景中不可替代，但在中低壓、非安全關(guān)鍵系統(tǒng)中，使用 TXG 系列接地電平轉(zhuǎn)換器可顯著降低成本與尺寸，同時(shí)提升通信性能。對(duì)于需要多電壓域通信的系統(tǒng)，如電池管理系統(tǒng)、測(cè)試設(shè)備和功率轉(zhuǎn)換器，該方案尤為適用。如需 TXG 系列選型指導(dǎo)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。