解析一種簡單實(shí)用的雙向電平轉(zhuǎn)換電路3.3V-5V工作狀態(tài)
解析一種簡單實(shí)用的雙向電平轉(zhuǎn)換電路3.3V-5V工作狀態(tài)
所謂電平，是指兩功率或電壓之比的對數(shù)，有時也可用來表示兩電流之比的對數(shù)。電平的單位分貝用dB表示。常用的電平有功率電平和電壓電平兩類，它們各自又可分為絕對電平和相對電平兩種。
當(dāng)你使用3.3V的單片機(jī)的時候，電平轉(zhuǎn)換就在所難免了，經(jīng)常會遇到3.3轉(zhuǎn)5V或者5V轉(zhuǎn)3.3V的情況，這里介紹一個簡單的電路，他可以實(shí)現(xiàn)兩個電平的相互轉(zhuǎn)換(注意是相互哦，雙向的，不是單向的!).電路十分簡單，僅由3個電阻加一個MOS管構(gòu)成。
電路圖如下:
上圖中，S1，S2為兩個信號端，VCC_S1和VCC_S2為這兩個信號的高電平電壓.另外限制條件為:
1，VCC_S1<=VCC_S2.
2，S1的低電平門限大于0.7V左右(視NMOS內(nèi)的二極管壓降而定).
3，Vgs<=VCC_S1.
4，Vds<=VCC_S2
對于3.3V和5V/12V等電路的相互轉(zhuǎn)換，NMOS管選擇AP2306即可.原理比較簡單，大家自行分析吧!此電路我已在多處應(yīng)用，效果很好。
I2C，類似這種吧，只是不知道這種電路的速率能達(dá)到多少。
電平轉(zhuǎn)換器的操作
在電平轉(zhuǎn)換器的操作中要考慮下面的三種狀態(tài)：
1、沒有器件下拉總線線路！暗碗妷骸辈糠值目偩線路通過上拉電阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET 管的門極和源極都是3.3V， 所以它的VGS 低于閥值電壓，MOS-FET 管不導(dǎo)通。這就允許“高電壓”部分的總線線路通過它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時兩部分的總線線路都是高電平，只是電壓電平不同。
2、一個3.3V器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET管的源極也變成低電平，而門極是3.3V。VGS上升高于閥值，MOS-FET管開始導(dǎo)通。然后“高電壓”部分的總線線路通過導(dǎo)通的MOS-FET管被3.3V器件下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
3、一個5V的器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET管的漏極基底二極管“低電壓”部分被下拉直到VGS超過閥值，MOS-FET管開始導(dǎo)通！暗碗妷骸辈糠值目偩線路通過導(dǎo)通的MOS-FET管被5V的器件進(jìn)一步下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
這三種狀態(tài)顯示了邏輯電平在總線系統(tǒng)的兩個方向上傳輸，與驅(qū)動的部分無關(guān)。狀態(tài)1執(zhí)行了電平轉(zhuǎn)換功能。狀態(tài)2和3按照I2C總線規(guī)范的要求在兩部分的總線線路之間實(shí)現(xiàn)“線與”的功能。
除了3.3V VDD1和5V VDD2的電源電壓外，還可以是例如：2V VDD1和10V VDD2。在正常操作中，VDD2必須等于或高于VDD1(在開關(guān)電源時允許VDD2低于VDD1)。
MOS-N場效應(yīng)管雙向電平轉(zhuǎn)換電路--適用于低頻信號電平轉(zhuǎn)換的簡單應(yīng)用
如上圖所示，是MOS-N場效應(yīng)管雙向電平轉(zhuǎn)換電路。
雙向傳輸原理：
為了方便講述，定義 3.3V 為 A 端，5.0V 為 B 端。
A端輸出低電平時(0V)，MOS管導(dǎo)通，B端輸出是低電平(0V)
A端輸出高電平時(3.3V)，MOS管截至，B端輸出是高電平(5V)
A端輸出高阻時(OC) ，MOS管截至，B端輸出是高電平(5V)
B端輸出低電平時(0V)，MOS管內(nèi)的二極管導(dǎo)通，從而使MOS管導(dǎo)通，A端輸出是低電平(0V)
B端輸出高電平時(5V)，MOS管截至，A端輸出是高電平(3.3V)
B端輸出高阻時(OC) ，MOS管截至，A端輸出是高電平(3.3V)
優(yōu)點(diǎn)：
1、適用于低頻信號電平轉(zhuǎn)換，價格低廉。
2、導(dǎo)通后，壓降比三極管小。
3、正反向雙向?qū)，相?dāng)于機(jī)械開關(guān)。
4、電壓型驅(qū)動，當(dāng)然也需要一定的驅(qū)動電流，而且有的應(yīng)用也許比三極管大。
電平與電壓的關(guān)系
從電壓電平的定義就可以看出電平與電壓之間的關(guān)系，電平的測量實(shí)際上也是電壓的測量，只是刻度不同而已，任何電壓表都可以成為一個測量電壓電平的電平表，只要表盤按電平刻度標(biāo)志即可，在此要注意的是電平刻度是以1 mW功率消耗于600 Ω電阻為零分貝進(jìn)行計算的，即0dB=0.775V。電平量程的擴(kuò)大實(shí)質(zhì)上也是電壓量程的擴(kuò)大，只不過由于電平與電壓之間是對數(shù)關(guān)系，因而電壓量程擴(kuò)大N倍時，由電平定義可知，即電平增加20lgN(dB)。
由此可知，電平量程的擴(kuò)大可以通過相應(yīng)的交流電壓表量程的擴(kuò)大來實(shí)現(xiàn)，其測量值應(yīng)為表頭指針示數(shù)再加一個附加分貝值(或量程分貝值)。附加分貝值的大小由電壓量程的擴(kuò)大倍數(shù)來決定。
