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电平转换电路的实现原理及电路图分享

硬件攻城狮 来源:硬件攻城狮 2024-11-13 09:55 次阅读

5V和3.3V是单片机系统中常见的电平,对于IIC和SPI等输传输协议,芯片和芯片之间存在高低电平定义范围不一致的问题,所以需要电平转换电路来保证这些芯片正常工作。

一、NMOS如何工作?

下图是NMOS电路符号,当UGS>UGSth时,此时D极和S极之间相通,即MOS导通,电流流向从D到S。当UGS

429023a2-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

NMOS电路符号

二、电平转换电路的实现及原理

IIC电平转换电路的具体实现如下:

①5V转3.3V

当输入5V时,由于UGS之间的压差为0V(UG是3.3V,US是3.3V被R2上拉到3.3V),小于UGSth,所以NMOS不导通。当A点是高电平5V时,B点也是3.3V的高电平,实现了5V转换为3.3V。

42b5b77a-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

5V转3.3V

当A点的电位为0V时,由于MOS里存在体二极管,B点一开始一瞬间的电压是3.3V,导致体二极管导通,B点的电位从3.3V变成0.7V。

42d99dca-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

0V转0.7V

此时UG的电压为3.3V,B点电压(US)0.7V,UGS之间的压差2.6V,NMOS正常导通,体二极管被短路,导致B点电位变成0V(由于RDS的存在,B点电压趋近于0V)。

42fba3e8-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

0V转0V

②3.3V转5V

当B点的电压为3.3V时,UGS之间压差为0V,NMOS截止,A点的电压被R1上拉到5V。

4317846e-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

3.3V转5V

当B点电压为0V,UGS之间压差3.3V,MOS导通,A点变为0V。

432e2b60-9063-11ef-a511-92fbcf53809c.jpg

0V转0V

三、电平转换电路的注意事项

①以上图A点处的电压要比MOS另一边的电压高,否则体二极管导通,无法进行电平转换。

②NMOS分为高开启电压和低开启电压,因此要注意NMOS的开启电压值。

③对于图中R1、R2电阻大小的选择,太小会导致电阻两端电压差别小,无法实现电平转换,太大会导致电平转换时间长。因此一般选择4.7K。

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原文标题:绝了!电平转换电路的实现原理+电路图

文章出处:【微信号:mcu168,微信公众号:硬件攻城狮】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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