I2C电平转换电路原理分析

在最近的项目中，由于CPU所用的IO的电压比较低，很多IO的电压域的电压都是1.8V，而外围设备电路通常所用的电压是3.3V和5V，当CPU需要与外围设备通信时就会出现通信接口电压不匹配的情况，此时就需要对通信接口进行电平转换。下面我们以I2C接口电路进行分析，电路如下：

那么它是如何实现不同电压域之间的双向通信的呢？

原理分析

为了便于分析，我们使用其中一根线进行分析，下面是I2C的数据线原理图：

当SDA1输出高电平时：MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管关闭，SDA2被电阻R2上拉到3.3V。

当SDA1输出低电平时：MOS管Q1的Vgs = 1.8V，大于导通电压，MOS管导通，SDA2通过MOS管被拉到低电平。

当SDA2输出高电平时：MOS管Q1的Vgs不变，MOS维持关闭状态，SDA1被电阻R1上拉到1.8V。

当SDA2输出低电平时：MOS管不导通，但是它有个寄生二极管！MOS管里的寄生二极管把SDA1拉低到低电平，此时Vgs约等于1.8V，MOS管导通，进一步拉低了SDA1的电压。