R1和R2不一定是用10K电阻,也可以用4.7K的电阻,4.7K的上拉电阻,肯定比10K的驱动能力强,但它功耗会比10K的功耗高,以是一样平常情形下,我们只是两个芯片之间的电平转换,10K上拉电阻就可以知足了。像I2C总线,如果I2C总线上的设备有3个或以上,我们为了供应它的驱动能力,也是可以将上拉电阻改到4.7K或者2.2K都是可以的。
我们看看它的事情事理,这里以SCL为例:

1)当3.3V_SCL输出高电平时,Q1的Vgs = 0,MOS管截止,5V_SCL被R3上拉到5V,以是5V_SCL为高;

2)当3.3V_SCL输出低电平时,Q1的Vgs = 3.3V,MOS管导通,5V_SCL被MOS管拉低,以是5V_SCL为低;
3)当5V_SCL输出高电平时,Q1的Vgs不变,MOS管截止,3.3V_SCL被R1上拉到3.3V,以是3.3_SCL为高;
4)当5V_SCL输出低电平时,Q1的Vgs不变,MOS管截止,但通过MOS管的自身寄生二极管将3.3V_SCL拉到低电平,以是3.3_SCL为低;
我们这里讲解的是3.3V电压域与5V电压域,如果是2.5V、1.8V的电压域,设计的时候一定要考虑MOS管的Vgs开启导通电压是否知足。
二、两颗NPN三极管搭建的电平转换电路
我们这里用三极管来搭建UART通讯的电平转换电路,从电路模型上看跟MOS管的差不多,只是我们须要在三极管的b极串一个限流电阻。
我们看看它的事情事理,这里以Q5这组为例:
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,以是3.3V_RXD为高;
2)当5V_TXD输出低电平时,Q5的Vbe > 0.7V,三极管导通,3.3V_RXD通过三极管被5V_TXD拉低,以是3.3V_RXD为低;
三、二极管钳位搭建电平转换电路
其实用二极管钳位法来搭建的电平转换电路,在事情中也常常在用。
我们来看看它的事情事理:
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,以是5V_RXD为高,即A点电平大概为4V旁边;
2)当3.3V_TXD输出低电平时,D2导通,5V_RXD被D2拉低,以是5V_RXD为低,即A点电平大概为0.3V旁边;
3)当5V_TXD输出高电平时,通过二极管D3钳位到3.3V,以是3.3V_RXD为高,即B点电平大概为3.6V旁边;
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,以是3.3V_RXD为低;
这个电路虽然本钱低,泄电流小;但它电平还是存在一定的偏差,由于二极管都有一个正向压降,以是要精确的选择二极管,并且电平不能超出芯片正常事情的电平,还有一个缺陷便是由于限流电阻会对速率有影响,以是建议此电平转换在100KHz的通讯下利用。
四、二极管和MOS管组合的电平转换电路
为理解决纯二极管搭建电平转换的毛病,我们将电路做了优化,用一颗二极管和一颗MOS管一起组合搭建一个电平转换电路,如下图,提醒一下读者,我们抖音和西瓜视频都有视频讲解。这个电路在UART通讯的运用中,我常常在用。一样平常用在波特率115200是完备没有问题。
我们来看看它的事情事理:
1)当3.3V_TXD输出高电平时,D5截止,1.8V_RXD被R24上拉到1.8V,以是1.8V_RXD为高,即C点电平大概为1.8V旁边;
2)当3.3V_TXD输出低电平时,D5导通,1.8V_RXD被D5拉低,以是1.8V_RXD为低,由于二极管的压降,以是C点低电平大概为0.3V旁边;
3)当1.8V_TXD输出高电平时,Q4截止,3.3V_RXD被R25上拉到3.3V,以是3.3V_RXD为高,即D点电平大概为3.3V旁边;
4)当1.8V_TXD输出低电平时,Q4导通,3.3V_RXD被Q4拉低,以是3.3V_RXD为低,即D点电平大概为0V旁边;
五、电平转换芯片
为了稳定和可靠性,很多时候我们都会选择电平转换芯片,用它最省事!
我们只须要分别给VCCA和VCCB供上两个不同的电平,那对应的A口也就输出VCCA一样的电平,同理,B口输出的电平跟VCCB的一样,以往我们用一些独立元件搭建的电平转换电路,都只须要一颗芯片就可以实现。
在利用电平转换芯片须要把稳一点的是,一样平常是VCCB > VCCA,也便是说VCCB要用在电平高的一侧,VCCA用在电平低的一侧,利用的时候,详细看一下电平转换芯片的Datasheet。
上图中,我们没有给电平转换芯片标明详细的型号,是由于这类芯片有很多个品牌,
末了,我们针对电平转换电路就先讲到这里了,如果你也喜好我的文章,动动小手也分享给身边的朋友吧,知识重在分享!
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MOS管和二极管搭配的电平转换电路
电阻分压的电平转换电路
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