电平转换电路事理和实例_电平_暗记

Vih，Vil，Voh及Vol的观点

在谈论用什么样的电平转换电路之前，我们首先搞清楚为什么要做电平转换呢？在数字电路中，如果是高电平，就认为是1，如果是低电平就被认为为0。
但是高电平的定义是什么呢，多高的电压才能算高呢？同样的道理，低电平有没有什么详细的值来定义低呢?

这时候就有四个观点被提了出来，Vih，Vil，Voh及Vol。

Vih——指芯片能够被判别为数字1时的电压输入范围

Vil——指芯片能够被判别为数字0时的电压输入范围

Voh——指芯片输出1时的电压输出范围

Vol——指芯片输出0时的电压输出范围

一样平常来说，任意一个芯片的手册上都会有所谓的Digital Specification,在这里都会定义以上提到的4个指标。

Vih，Vil，Voh及Vol的例子

下面用一个详细的例子来解释这几个参数的详细意义。

从上面的表格中可以看出，对付此芯片的数字旗子暗记来说，如果输入的电压范围在0.8V~VDD之间，那么就可以被芯片准确无误的判断为1； 如果输入的电压范围小于0.2V，那么就可以被芯片准确无误的判断为0。
而对付输出来说，此芯片输出旗子暗记1时，输出旗子暗记的电压范围是0.9V~VDD; 此芯片输出旗子暗记0时，输出旗子暗记的电压小于0.1V;

对付芯片来说，IO能够承受的最大的输入电压不一定便是VDD。
它是有可能比VDD大的。
比如说下面的例子。

这个芯片的Vih可以为VDDIO+0.3V。

理解了以上的事理我们就可以去剖断不同IC之间需不须要用电平转换电路。

我们可以把Table11所列的芯片叫做A，把table3-4所列的芯片叫做B。
如果A接的电源为3.3V，而B的VDDIO为3V，那么他们之间能不能的IO能不能直接相连呢？

实在很大略，我们只要看一看A的输出能不能知足B的输入的电压哀求，同时看看B的输出能不能知足A的输入的哀求。

A

B

Vih

0.8V~3.3V

Voh

0.9x3~3V 即 2.7V~3V

Vil

<0.2V

Vol

0~0.03V

Voh

>0.9V

Vih

0.7x3~3+0.3V即 2.1~3.3V

Vol

<0.1V

Vil

0-(0.1x3)即0~0.3V

可以看出， A的Voh不能担保B的Vih的输入哀求，其他的3个指标都是可以相互知足的。
以是我们从中可以得出结论，A的输出不能直接接到B的输入，否则可能会导致逻辑的缺点。

当然，在实际的利用当中，如果IC之间的供电电压不同，纵然IO电平是匹配的，直接把他们连接起来也要很慎重。
由于IO内部可以是不同的，有的是可以再软件的配置下有不同的硬件表现，比如可以配置成上拉，下拉，高阻等等。
如果在对付功耗设计特殊敏感的情形下，IC之间的电源电压不一样，同时IO被配置成了上拉或者下拉直连的话，会在IC的IO口之间有眇小的电流存在。

在理解了电平转换电路设计1中所先容的基本事理的根本上，本文先容几种电平转换电路和他们各自的特点。

电平转换电路的特点

在电平转换电路中有这样几种不同的类型。
一种是从速度的角度来划分：是高速的旗子暗记，还是低速的旗子暗记转换，抑或是开关量的旗子暗记转换； 还有一种是从方向上来划分，是单向的，还是双向的。
下面就分别就不同的情形做一些谈论。

对付开关量的旗子暗记转换，实在有很多大略的电路可以实现，尤其是单向的电平转换。
最大略的例子是由高电压向低电压的电平转换。
如果不考虑功耗的影响的话，电阻分压就可以实现这个功能。
比如一个电平是3.3V的IO口去掌握另一个电平是1.8V的RESET旗子暗记，那么就可以用大略的电阻分压电路。
如下所示

但是前面说了，这种电路会增大功耗，以是选择的时候要慎重。

当然对付一些速率不是很快的通信接口可以用一些大略的电路来进行转换。
比如用mos管或者三极管来做转换。
如下面所示用来掌握485芯片收发使能的电路。

此电路须要把1.8V的掌握旗子暗记转换为5V的掌握旗子暗记。
事理实在很大略。
当485_RTX_1V8为低电平时，N-Mos Q3导通，则485_RTX_5V也为低电平；当485_RTX_1V8为高电平时，N-Mos Q3截止，则485_RTX_5V上拉为5V高电平；这种转换电路不会改变掌握旗子暗记的极性。
利用这种电路的时候须要把稳的是，要选择得当的mos管，以使栅源极的导通电压在适宜的范围内，从而事情的时候mos管得以充分的导通当然像上图所示的转换电路还有更为大略的办法便是用二极管还搭建。
大家可以参考链接: https://blog.csdn.net/pxw1992/article/details/102979189.的文章以理解详细的事理。
这里只是大略的引用图片。

上述电路都是一些分离器件所搭建的电平转换电路，优点是大略，低本钱。
但是他们都不适宜于速率较高的运动场合。
分离器件的寄生电容，寄生电感会大大影响电平转换的速率，严重的时候会造成时序上的缺点。
同时上述的电路都是单向的，当然也可以用分离器件去搭建双向的电平转换电路。
但是个人不是很推举这种方法。

下面先容几种利用较常见的电平转换IC.

Vcca和Vccb所支持的电压范围是1.65V~3.6V。
这个器件可以从高电压转换为低电压，也可以把低电压转换成高电压。
这个器件集成了ESD的保护电路，这对付须要对外接口，须要插拔的接口转换来说非常得当。
同时它的转换速率可以达到100Mbps。

从下表中，就可以很清楚地知道这些参数的定义。

比如说我们要把一个1.2V的电平转换成3.3V能不能用这个IC呢？我们知道在VCC=3V to 3.6V的情形下，Vih在要至少要大于1.35V。
可知1.2V的电平想转换为3.3V是不能用这个芯片的。
但是我们如果想把1.2V转换成1.8V，那么便是可以的。
缘故原由大家自己对照表格就很随意马虎创造。

须要把稳的是TXS01xx系列IC有很多，他们的差异在于可转换的通道数不同，温度等级不同等等。
同时TXB01xx的电平转换器和TXS01xx很像。
但是有一点不同的是，TXB01xx系列不能支持open-drain的运用。
也便是说如果你想用TXB01xx系列来做IIC的电平转换，那是行不通的。
这时候你可以转而用TXS01xx系列。

总结

不管你想用什么方法进行电平转换，首先必须搞明白须要转换电平IO的Vih，Vil，Voh及Vol。
然后可以按照项目的哀求从繁芜度，本钱，尺寸等等方面考虑最适宜你的方案。