最常用的电平转换电路

最常用的电平转换电路

  • 两颗NMOS搭建的电平转换电路![请添加图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/2b496321257f4bc4a1f23a086337ed27.png)
  • 两颗NPN三极管搭建的电平转换电路
  • 二极管钳位搭建电平转换电路
  • 二极管和MOS管组合的电平转换电路
  • 专用转换芯片电平转换

两颗NMOS搭建的电平转换电路请添加图片描述

★适用范围:适用于大部分需要电平转换的应用场景
★优点:可以双向传输,导通压降一般较小,且传输频率可以达到很高
★缺点:几乎几乎没有
★工作原理:
①当SDA1输出高电平时:MOS管Q1的Vgs=0MOS 管关闭,SDA2 被电阻 R3上拉到 5V。
②当 SDA1 输出低电平时:MOS管Q1的Vgs=3.3V大于导通电压,MOS 管导通,SDA2 通过 MOS管被拉到低电平。
③当 SDA2 输出高电平时:MOS 管 Q1 的 Vgs 不变MOS 维持关闭状态,SDA1被电阻 R2上拉到 3.3V。
④当 SDA2 输出低电平时:MOS 管不导通,但是它有体二极管,MOS 管里的体二极管把 SDA1 拉低到低电平此时 Vgs 约等于 3.3V,MOS 管导通,进一步拉低了SDA1 的电压。

两颗NPN三极管搭建的电平转换电路

请添加图片描述
★工作原理:
★缺点:元器件多
①当5V TXD输出高电平时Q5的Vbe < 0.7V三极管截止,3.3V RXD被R5上拉到3.3V,所以3.3V RXD为高。
②当5V TXD输出低电平时,3.3V RXD通过三极管被5V TXD拉低,所以Q5的Vbe >0.7V,三极管导通,33.3V RXD为低。

① 当5V TXD(发射数据)输出高电平时,Q5基极-发射极电压(Vbe)小于0.7V,说明三极管Q5未导通。此时,3.3V RXD(接收数据)通过电阻R5被上拉至3.3V,因此3.3V RXD呈现高电平状态。
② 当5V TXD输出低电平时,由于三极管Q5的集电极与发射极之间是低阻抗路径,3.3V RXD会通过导通的三极管Q5被5V TXD拉低,因此Q5的Vbe将大于0.7V,导致三极管Q5导通。这时,3.3V RXD会被拉到接近0V的低电平状态。
★注意:三极管b极的限流电阻一定要保留,

二极管钳位搭建电平转换电路

在这里插入图片描述

★工作原理:
①当3.3V_TXD输出高电平时,D2截止,5V RXD被R14上拉到5V,同时又被D1钳位到3.3V,所以5V RXD为高,即A点电平大概为4V左右。
②当3.3V TXD输出低电平时,D2导通,5V RXD被D2拉低,所以5V RXD为低,即A点电平大概为0.3V左右。
③当5V TXD输出高电平时,通过二极管D3钳位到3.3V,所以3.3V RXD为高,即B点电平大概为3.6V左右。
④当5V TXD输出低电平时,D3不导通,直接通过电阻R15将3.3V RXD拉低,所以3.3V RXD为低。

当3.3V_TXD输出高电平时:

D2处于截止状态,5V RXD通过R14上拉至5V,同时由于D1的钳位作用,A点电平被限制在3.3V左右,因此5V RXD呈现高电平状态。
对于B点,当5V TXD输出高电平时,通过D3钳位,使得3.3V RXD为高,B点电平大概为3.6V左右。
当3.3V_TXD输出低电平时:

D2导通,导致5V RXD被拉低,A点电平约为0.3V左右。
对于B点,当5V TXD输出低电平时,D3不导通,3.3V RXD通过R15被拉低,所以3.3V RXD为低。
当5V_TXD输出高电平时:

通过D3钳位到3.3V,所以3.3V RXD为高,即B点电平大概为3.6V左右。
对于A点,当5V TXD输出高电平时,Q5的Vbe < 0.7V,三极管截止,3.3V_RXD被R5上拉到3.3V,所以3.3V_RXD为高。
当5V_TXD输出低电平时:

D3不导通,直接通过电阻R15将3.3V RXD拉低,所以3.3V RXD为低。
对于A点,Q5的Vbe > 0.7V,三极管导通,3.3V_RXD通过三极管被5V_TXD拉低,所以3.3V_RXD为低。

二极管和MOS管组合的电平转换电路

在这里插入图片描述

工作原理:
①当3.3V TXD输出高电平时,D5截止,1.8V RXD被R24上拉到1.8V,所以1.8V RXD为高,即C点电平大概为1.8V左右
②当3.3V TXD输出低电平时,D5导通,1.8V RXD被D5拉低,所以1.8V RXD为低,由于二极管的压降,所以C点低电平大概为0.3V左右;
③当1.8V TXD输出高电平时Q4截止3.3V RXD被R25上拉到3.3V,所以3.3V RXD为高,即D点电平大概为3.3V左右;
④当1.8V TXD输出低电平时3.3V RXD被Q4拉低,所以3.3V RXD为低,即D点电平大概为0V左右;

专用转换芯片电平转换

范围广:VCC(A):1.65 Vto 3.6 V and VcC(B): 2.3 V to 5.5 V
最大数据速率:50 Mbps
多种封装
转换通道数:4
主要适用于:I2C,UART,GPIO 等

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