常用电路——电平转换电路,你知多少?

首先第一个问题:为什么要使用电平转换电路?

接着第二个问题:电平转换电路的分类和原理?

今天主要围绕这两个问题展开,主要针对3.3V~5V之间的电平转换,其余电压幅值原理基本一致。

第一个问题:

当不同工作电压的芯片和模块之间需要通信的时候,是不能直接相接的,直接相接会造成通信失败,当高电压的芯片输入到低电压的芯片时,低电压芯片会存在损坏烧毁的情况发生,所以中间必须加入转换电路,如下图1所示:

第二个问题:

电平转换常用有以下几种:

(1)二极管电平转换电路(只能单向传输)

原理如下:

当5_TXD为高电平时,由于二极管D1的单向导通特性,二极管D1的负极为5V,正极为3.3V,负极比正极电压高,所以二极管D1截止,故左边的3.3_RXD由电阻R1上拉至3.3V。

当5_TXD为低电平时,二极管D1导通,3.3_RXD被拉至低电平。

当3.3_TXD为高电平时,此时二极管D2是处于导通状态的,因为二极管D2的正极电压比负极的高,故5_RXD的电压为:3.3V加上D2的压降(0.7V),电压在4V左右,满足5V芯片/模块这边高电平的要求。

(2)MOS管电平转换电路(双向传输)

原理如下:

当5_TXD发送高电平时,由于MOS管的S极一直被拉至3.3V,故MOS管截止,所以3.3_RXD被电阻R1拉至高电平3.3V。

当5_TXD发送低电平的时候,由于MOS管体二极管的存在,3.3_RXD的电流会通过MOS管的体二极管流入5_TXD,从而被拉至低电平。这个过程是很多小伙伴理解不了的,主要原因是忽略了MOS管体二极管的存在。

当3.3_TXD为高电平时,由于MOS管的S极一直被拉高,故MOS管处于截止状态,5_RXD被电阻R4上拉至5V。

当3.3_TXD为低电平时,MOS管S极被拉低从而导通,5_RXD由于MOS管导通也同样被拉低。

上面只解析了单个方向的原理,其实这个电路用在I2C等双向传输场合一样是没有问题的,分析过程就不再展开了。

(3)专用的电平转换芯片(成本较高)

如TXS0108EPWR,使用也比较简单,直接参考手册应用图即可。

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