NMOS實現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換
不同供電系統(tǒng)之間、不同模塊之間可能存在通訊或者電平轉(zhuǎn)換,為了取消不同電源之間的轉(zhuǎn)換差異,就要使用電平轉(zhuǎn)換電路。今天和大家分享一個NMOS實現(xiàn)的電平轉(zhuǎn)換電路,非常巧妙。如下圖:
上圖是用MOS管實現(xiàn)的I2C總線電平轉(zhuǎn)換電路,實現(xiàn)3.3V電壓域與5V電壓域間的雙向通訊。掛在總線上的有3.3V的器件,也有5V的器件。
原理分析
簡化來看,留下I2C的一根線來分析就可以了,如下圖。
分四種情況:
1、當SDA1輸出高電平時:MOS管Q1的Vgs = 0,MOS管關(guān)閉,SDA2被電阻R3上拉到5V。
2、當SDA1輸出低電平時:MOS管Q1的Vgs = 3.3V,大于導通電壓,MOS管導通,SDA2通過MOS管被拉到低電平。
3、當SDA2輸出高電平時:MOS管Q1的Vgs不變,MOS維持關(guān)閉狀態(tài),SDA1被電阻R2上拉到3.3V。
4、當SDA2輸出低電平時:MOS管不導通,但是它有體二極管!MOS管里的體二極管把SDA1拉低到低電平,此時Vgs約等于3.3V,MOS管導通,進一步拉低了SDA1的電壓。
注:低電平指等于或接近0V。高電平指等于或接近電源電壓。所以3.3V電壓域的器件,其高電平為等于或接近3.3V;5V電壓域的器件,其高電平為等于或接近5V。具體要求看芯片的數(shù)據(jù)手冊是怎么說明這個限定范圍的,常見的比如說0.3倍的“芯片供電電壓”以下為低電平,0.7倍的“芯片供電電壓”以上為高電平。也就是說“芯片供電電壓”為5V的時候,5 x 0.3 = 1.5V 以下為低電平,5 x 0.7 = 3.5V 以上為高電平。
注意事項
以上是3.3V與5V之間的情況,如果換用其他電壓域之間的轉(zhuǎn)換,如3.3V、2.5V、1.8V等電壓值的兩兩之間,需要注意MOS管的Vgs開啟導通電壓。給MOS管過高的Vgs會導致MOS管燒壞!給過低的Vgs會導致MOS管打不開!不同型號的MOS管這個參數(shù)值還不一樣?。?!
Multisim仿真結(jié)果
此時,無論那邊是高電平,對方也是輸出高電平。
此時,5v端輸入低電平,3.3v端也相應(yīng)為低電平。
此時,3.3v端輸入低電平,5v端也相應(yīng)為低電平。
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