幾種電平轉(zhuǎn)換電路

新用戶0118F7lQ 2021-03-30

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在電路設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到電壓域不匹配的問(wèn)題，如芯片為1.8V供電，而MCU為3.3V供電。這時(shí)候就需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換才能通訊。今天就來(lái)介紹幾種常用的電平轉(zhuǎn)換電路。

二/三極管單向電平轉(zhuǎn)換

一些通訊模塊（4G、NB模塊等）的串口是1.8V電平，與常用MCU的3.3V，這時(shí)就需要電平轉(zhuǎn)換。因?yàn)?/span>UART的收發(fā)引腳是獨(dú)立的，只需單向傳輸數(shù)據(jù)，所以只需要單向電平轉(zhuǎn)換即可。電路如下：

左側(cè)為1.8V電壓域，右側(cè)為3.3V電壓域。上面部分的數(shù)據(jù)傳輸方向是從右到左，下面部分的數(shù)據(jù)傳輸方向是從左到右。

當(dāng)MCU_TXD為低電平時(shí)，D1導(dǎo)通，IC_RXD被拉低；

當(dāng)MCU_TXD為高電平3.3V時(shí)，D1截止，IC_RXD被拉高到1.8V高電平;

當(dāng)IC_TXD為低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，MCU_TXD被拉低；

當(dāng)IC_TXD為高電平1.8V時(shí)，Q1截止，MCU_RXD被拉高到3.3V高電平。

MOS管雙向電平轉(zhuǎn)換電路

在使用I2C、SPI等接口做不同電壓域通訊時(shí)，就需要用到雙向的電平轉(zhuǎn)換電路。一種簡(jiǎn)單的電路如下：

左側(cè)為1.8V電壓域，右側(cè)為3.3V電壓域。數(shù)據(jù)可雙向進(jìn)行傳輸。

當(dāng)左側(cè)電壓為高電平1.8V時(shí)，MOS管不導(dǎo)通，右側(cè)被上拉到3.3V高電平；

當(dāng)左側(cè)電壓為低電平時(shí)，MOS管導(dǎo)通，右側(cè)被拉低；

當(dāng)右側(cè)電壓為高電平3.3V時(shí)，MOS管不通，左側(cè)被上拉到1.8V高電平；

當(dāng)右側(cè)電壓為低電平時(shí)，右側(cè)電壓通過(guò)體二極管被拉低。

MOS管選型時(shí)需要特別注意其開(kāi)啟電壓，低電壓域的電壓必須大于MOS管的開(kāi)啟電壓此電路才能正常工作。

集成芯片電平轉(zhuǎn)換

在一些高速通訊的場(chǎng)合，上述電路可能無(wú)法滿足要求，就需要用到專用的電平轉(zhuǎn)換芯片。芯片有很多種，單向電平轉(zhuǎn)換、帶方向控制的雙向電平轉(zhuǎn)換、自動(dòng)雙向電平轉(zhuǎn)換等，如下圖。選型時(shí)需要注意其工作電壓和通訊速率。

總結(jié)

二極管、三極管、MOS管組成的電平轉(zhuǎn)換電路，電路簡(jiǎn)單，成本低。電路可以應(yīng)用于1.8V、3.3V、5V等不同電壓域的電平轉(zhuǎn)換，集成芯片構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路，優(yōu)點(diǎn)是速率高，但成本也高。用戶需要根據(jù)需求選擇使用哪種方式。

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