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分享几个低成本电平转换电路

图说硬件 2023-01-02 07:00

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大家好，我是蜗牛兄，今天跟大家分享几个低成本电平转换电路。

一、什么是电平转换

比如两个芯片之间的供电电压不一样，一个是5V，另一个是3.3V，那么在两者之间进行通讯建立连接关系时，就需要进行电平转换。

以TTL 5V和CMOS 3.3V为例，他们的高低电平范围不一样，如果不进行电平转换，逻辑则是混乱的。


二、电平转换电路举例

2.1、单向电平转换电路

上面数据传输方向是从右到左，即TXD-2传到RXD-1
①当TXD-2为低电平时，D1导通，RXD-1被拉低；

②当TXD-2为高电平5V时，D1截止，RXD-1被拉高到3.3V高电平；

下面数据传输方向是从左到右，即TXD-1传到RXD-2
③当TXD-1为低电平时，Q1导通，RXD-2被拉低；

④当TXD-1为高电平3.3V时，Q1截止，RXD-2被拉高到5V高电平。


2.2、双向电平转换电路

①当DAT1为高电平3.3V时，Q2截止，DAT2被上拉到5V高电平；

②当DAT1为低电平时，Q2导通，DAT2被拉低；

③当DAT2为高电平5V时，Q2不通，DAT1被上拉到3.3V高电平；

④当DAT2为低电平时，MOS管里的体二极管把DAT1拉低到低电平，此时Vgs约等于3.3V，Q2导通，进一步拉低了DA1的电压。


三、注意事项

①上拉电阻的取值

上拉就是要把VCC的电压上拉给I/O口使用，同时起到限流的作用。一般取值为10K、5.1K、4.7K。
阻值越小，可以提供更大的电流驱动能力，速率越高，但功耗也越高。在满足电路性能的前提下，用阻值更大的电阻，功耗更低。
②MOS选型
Vgs(th)阈值电压。MOS管Vgs电压过高会导致MOS管烧坏，过低也会导致MOS管打不开。实际使用时为保证完全导通，设计上要多预留余量。

MOS管常用2N7002，便宜可靠。


小结：

二极管，三极管和MOS管组成的电平转换电路，优点是价格便宜，缺点是要求使用在信号频率较低的条件下。选型时，尽量选用结电容小、开关速率高的管子。

集成IC组成的电平转换电路，优点是速率高，通常可以用在几十MHz信号的电平转换中。缺点是成本较高。在成本控制严格的产品中综合考虑性能与价格进行选型。

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    【阶段1：Kotlin x Java打造 UI 通用组件】第3周、高级UI组件定制与解耦设计
    【阶段1：Kotlin x Java打造 UI 通用组件】第4周、Android必备Kotlin核心技术
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    课程大纲
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        设计boot程序，接管计算机运行权
        设计loader程序，加载并解析操作系统内核
    第二阶段：多进程管理
        增加中断处理模块，可处理硬件中断和异常
        利用多任务机制，实现系统中多进程的运行
        实现信号量与锁，允许进程之间同步和互斥
    第三阶段：虚拟内存管理
        为系统增加页表，实现进程加载到虚拟地址
        利用分页机制，让进程之间相互隔离，运行互不影响
    第四阶段：tty与文件系统
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