干貨 | 電平轉(zhuǎn)換的幾種實(shí)現(xiàn)方式
[導(dǎo)讀]▼點(diǎn)擊下方名片，關(guān)注公眾號(hào)▼為什么要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換？電平轉(zhuǎn)換針對(duì)的是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的CPU之間的通訊需要進(jìn)行的一種轉(zhuǎn)換技術(shù)，兩個(gè)CPU如果供電電壓不一樣，比如一個(gè)是1.2V，另一個(gè)是3.3V，那么在電平不匹配的情況下工作，會(huì)造成信號(hào)傳輸出錯(cuò)；如果二者電壓相差較大，嚴(yán)重的可能會(huì)損壞...
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電平轉(zhuǎn)換針對(duì)的是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的CPU之間的通訊需要進(jìn)行的一種轉(zhuǎn)換技術(shù)，兩個(gè)CPU如果供電電壓不一樣，比如一個(gè)是1.2V，另一個(gè)是3.3V，那么在電平不匹配的情況下工作，會(huì)造成信號(hào)傳輸出錯(cuò)；如果二者電壓相差較大，嚴(yán)重的可能會(huì)損壞芯片。電平轉(zhuǎn)換電路兩種設(shè)計(jì)方向：
一、專(zhuān)用的電平轉(zhuǎn)換芯片芯片廠商提供的多種多樣的電平轉(zhuǎn)換芯片為不同電壓域之間的數(shù)據(jù)通訊及控制提供了方便。如下圖 1 是一款比較常用的轉(zhuǎn)換芯片，作為一款雙電源供電的雙向電平轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)檢測(cè)外部端口的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)判別轉(zhuǎn)換方向，因此不需要外部的方向控制管腳來(lái)選擇控制器件轉(zhuǎn)換的方向。工程師在使用它時(shí)非常省事，軟件上也無(wú)需考慮何時(shí)應(yīng)該去更改它的轉(zhuǎn)換方向。若想了解更多關(guān)于此類(lèi)芯片的具體內(nèi)容，可以在各類(lèi)芯片網(wǎng)站上直接搜索電平轉(zhuǎn)換芯片即可。圖 1?雙電源供電的雙向電平轉(zhuǎn)換芯片二、分立元器件搭建分立器件搭建電平轉(zhuǎn)換電路的方式有很多，如下圖 2 為一款單項(xiàng)電平轉(zhuǎn)換的分立電路。其實(shí)現(xiàn)原理如下，左側(cè)IN為輸入，右側(cè)OUT為輸出，VDDA與VDDB分別為相互轉(zhuǎn)換的兩個(gè)不同的電壓域。當(dāng)IN輸入0V時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，OUT被拉低到接近0V電平，實(shí)現(xiàn)低電平轉(zhuǎn)換；當(dāng)IN輸入高電平(VDDA)時(shí)，三極管Q1截止，此時(shí)OUT被上拉至VDDB，從而實(shí)現(xiàn)高電平轉(zhuǎn)換。此電路屬于單向轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換方向?yàn)镮N輸入，OUT輸出，簡(jiǎn)單易用。
圖 2 單向電平轉(zhuǎn)換電路 a下面再介紹一種單向轉(zhuǎn)換的電路，如下圖 3 實(shí)現(xiàn)原理如下：當(dāng)輸入IN為低電平時(shí)，三極管Q1關(guān)斷，三極管Q2導(dǎo)通，輸出OUT被拉低，從而實(shí)現(xiàn)低電平轉(zhuǎn)換；當(dāng)輸入IN為高電平(VDDA)時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，從而三極管Q2被拉低關(guān)斷，從而輸出OUT被R4拉高到VDDB，從而實(shí)現(xiàn)高電平轉(zhuǎn)換。此電路只能實(shí)現(xiàn)左側(cè)IN輸入，右側(cè)OUT輸出，不能反向轉(zhuǎn)換。
圖 3 單向電平轉(zhuǎn)換電路?b最后再介紹一種雙向轉(zhuǎn)換的電路，此電路比較常用，相信很多同行見(jiàn)到過(guò)。
圖?4?雙向電平轉(zhuǎn)換電路如上圖 4 所示是常用的分立器件搭的電平轉(zhuǎn)換電路，具體工作過(guò)程如下：1、當(dāng)Net1輸出高電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs=0，MOS管關(guān)閉，Net2被電阻R2上拉到5V；2、當(dāng)Net1輸出低電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs=3.3V，大于導(dǎo)通電壓閾值，MOS管導(dǎo)通，Net2通過(guò)MOS管被拉低到低電平；3、當(dāng)Net2輸出高電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs不變，MOS管維持關(guān)閉狀態(tài)，Net1被電阻R1上拉到3.3V；4、當(dāng)Net2輸出低電平時(shí)，MOS管Q1不導(dǎo)通，MOS管先經(jīng)過(guò)體二極管把Net1拉低到低電平，此時(shí)Vgs≈3.3V，MOS管導(dǎo)通，進(jìn)一步拉低Net的電壓；最后，關(guān)于電平轉(zhuǎn)換這部分內(nèi)容就先講這么多，當(dāng)然這只是電平轉(zhuǎn)換相關(guān)的冰山一角，電路設(shè)計(jì)中任何一塊拎出來(lái)都?jí)蛑v好久，這也正是電子電路吸引我的地方。平時(shí)不妨抽出時(shí)間對(duì)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)小小的整理，一來(lái)歸納，二來(lái)下次遇到的時(shí)候方便使用，節(jié)約時(shí)間。各位同仁有更好的想法可以評(píng)論區(qū)留言。
—— The End?——微信公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字“加群”，添加小編微信，拉你入技術(shù)群。
電平轉(zhuǎn)換針對(duì)的是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的CPU之間的通訊需要進(jìn)行的一種轉(zhuǎn)換技術(shù)，兩個(gè)CPU如果供電電壓不一樣，比如一個(gè)是1.2V，另一個(gè)是3.3V，那么在電平不匹配的情況下工作，會(huì)造成信號(hào)傳輸出錯(cuò)；如果二者電壓相差較大，嚴(yán)重的可能會(huì)損壞芯片。電平轉(zhuǎn)換電路兩種設(shè)計(jì)方向：
一、專(zhuān)用的電平轉(zhuǎn)換芯片芯片廠商提供的多種多樣的電平轉(zhuǎn)換芯片為不同電壓域之間的數(shù)據(jù)通訊及控制提供了方便。如下圖 1 是一款比較常用的轉(zhuǎn)換芯片，作為一款雙電源供電的雙向電平轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)檢測(cè)外部端口的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)判別轉(zhuǎn)換方向，因此不需要外部的方向控制管腳來(lái)選擇控制器件轉(zhuǎn)換的方向。工程師在使用它時(shí)非常省事，軟件上也無(wú)需考慮何時(shí)應(yīng)該去更改它的轉(zhuǎn)換方向。若想了解更多關(guān)于此類(lèi)芯片的具體內(nèi)容，可以在各類(lèi)芯片網(wǎng)站上直接搜索電平轉(zhuǎn)換芯片即可。圖 1?雙電源供電的雙向電平轉(zhuǎn)換芯片二、分立元器件搭建分立器件搭建電平轉(zhuǎn)換電路的方式有很多，如下圖 2 為一款單項(xiàng)電平轉(zhuǎn)換的分立電路。其實(shí)現(xiàn)原理如下，左側(cè)IN為輸入，右側(cè)OUT為輸出，VDDA與VDDB分別為相互轉(zhuǎn)換的兩個(gè)不同的電壓域。當(dāng)IN輸入0V時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，OUT被拉低到接近0V電平，實(shí)現(xiàn)低電平轉(zhuǎn)換；當(dāng)IN輸入高電平(VDDA)時(shí)，三極管Q1截止，此時(shí)OUT被上拉至VDDB，從而實(shí)現(xiàn)高電平轉(zhuǎn)換。此電路屬于單向轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換方向?yàn)镮N輸入，OUT輸出，簡(jiǎn)單易用。
圖 2 單向電平轉(zhuǎn)換電路 a下面再介紹一種單向轉(zhuǎn)換的電路，如下圖 3 實(shí)現(xiàn)原理如下：當(dāng)輸入IN為低電平時(shí)，三極管Q1關(guān)斷，三極管Q2導(dǎo)通，輸出OUT被拉低，從而實(shí)現(xiàn)低電平轉(zhuǎn)換；當(dāng)輸入IN為高電平(VDDA)時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，從而三極管Q2被拉低關(guān)斷，從而輸出OUT被R4拉高到VDDB，從而實(shí)現(xiàn)高電平轉(zhuǎn)換。此電路只能實(shí)現(xiàn)左側(cè)IN輸入，右側(cè)OUT輸出，不能反向轉(zhuǎn)換。
圖 3 單向電平轉(zhuǎn)換電路?b最后再介紹一種雙向轉(zhuǎn)換的電路，此電路比較常用，相信很多同行見(jiàn)到過(guò)。
圖?4?雙向電平轉(zhuǎn)換電路如上圖 4 所示是常用的分立器件搭的電平轉(zhuǎn)換電路，具體工作過(guò)程如下：1、當(dāng)Net1輸出高電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs=0，MOS管關(guān)閉，Net2被電阻R2上拉到5V；2、當(dāng)Net1輸出低電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs=3.3V，大于導(dǎo)通電壓閾值，MOS管導(dǎo)通，Net2通過(guò)MOS管被拉低到低電平；3、當(dāng)Net2輸出高電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs不變，MOS管維持關(guān)閉狀態(tài)，Net1被電阻R1上拉到3.3V；4、當(dāng)Net2輸出低電平時(shí)，MOS管Q1不導(dǎo)通，MOS管先經(jīng)過(guò)體二極管把Net1拉低到低電平，此時(shí)Vgs≈3.3V，MOS管導(dǎo)通，進(jìn)一步拉低Net的電壓；最后，關(guān)于電平轉(zhuǎn)換這部分內(nèi)容就先講這么多，當(dāng)然這只是電平轉(zhuǎn)換相關(guān)的冰山一角，電路設(shè)計(jì)中任何一塊拎出來(lái)都?jí)蛑v好久，這也正是電子電路吸引我的地方。平時(shí)不妨抽出時(shí)間對(duì)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)小小的整理，一來(lái)歸納，二來(lái)下次遇到的時(shí)候方便使用，節(jié)約時(shí)間。各位同仁有更好的想法可以評(píng)論區(qū)留言。
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