電平轉(zhuǎn)換電路搭建

在電路設(shè)計(jì)中，我們常用到的電壓有1.8V，3.3V，5V等，當(dāng)不同電壓的芯片引腳相連時(shí)就需要電平的轉(zhuǎn)換。常見的轉(zhuǎn)換電路有以下5種。

（1）我們可以選擇電平轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)。

選擇電平轉(zhuǎn)換芯片只需在芯片輸入與輸出端連接不同的電壓值，電平的轉(zhuǎn)化在芯片內(nèi)部完成。例如RS0102等。使用電平轉(zhuǎn)換芯片優(yōu)點(diǎn)很多。驅(qū)動電流的能力強(qiáng)、漏電流小，轉(zhuǎn)換速率高而且很多電平轉(zhuǎn)換芯片都是多通道的，可以同時(shí)進(jìn)行多路電壓的轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)就是相較于其他幾種方法而言成本稍高一些，在轉(zhuǎn)換要求較高或者成本允許的情況下，還是比較推薦使用專門的電平轉(zhuǎn)換芯片。

（2）使用三極管進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換

如圖所示

圖1

圖1中輸入引腳3.3V，輸出引腳1.8V，實(shí)現(xiàn)3.3-1.8V的電壓轉(zhuǎn)換。輸出引腳上拉到1.8V。當(dāng)輸入引腳為3.3V高電平時(shí)三極管斷開，輸出引腳顯示為上拉的1.8V電壓，與輸入端同為高電平但電壓由3.3V轉(zhuǎn)換為1.8V；當(dāng)輸入引腳為低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，輸出引腳被拉低，與輸入端同樣顯示低電平。此電路中的三極管基級控制電壓也可以為3.3V，不會影響到電路功能。

圖2

圖2中輸入引腳1.8V，輸出引腳3.3V，實(shí)現(xiàn)1.8-3.3V的電壓轉(zhuǎn)換。輸出引腳上拉到3.3V。當(dāng)輸入引腳為1.8V高電平時(shí)三極管斷開，輸出引腳顯示為上拉的3.3V電壓，與輸入端同為高電平但電壓由1.8V轉(zhuǎn)換為3.3V；當(dāng)輸入引腳為低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，輸出引腳被拉低，與輸入端同樣顯示低電平。此電路中的三極管基級控制電壓不可以為3.3V，會影響到三極管的開關(guān)。

這種電路的優(yōu)點(diǎn)比如驅(qū)動電流能力強(qiáng)，漏電流低，而且使用器件簡單成本低。缺點(diǎn)就是傳播的頻率較低；如果有多個(gè)需要轉(zhuǎn)換的引腳時(shí)電路相對麻煩些。

（3）使用電阻分壓轉(zhuǎn)換電平

如下圖

圖3

如圖3所示，R2和R3構(gòu)成分壓，使用的分壓電阻應(yīng)該使用K級以上的來降低功耗。當(dāng)發(fā)送端的電壓為5V，接收端為3.3V，此時(shí)用電阻進(jìn)行分壓，使RX端也就是R3電阻兩端電壓為3.3V。當(dāng)3.3V在5V芯片的接收范圍內(nèi)時(shí)，3.3V芯片的發(fā)送引腳與5V芯片的接收引腳相連的電路中不需要分壓，只需要增加一個(gè)電阻限流即可。

這種電路的優(yōu)勢是使用的電阻器件采購方便價(jià)格低廉，電路也比較簡單。但是缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)閮尚酒_之間存在電壓差且中間只串有電阻，所以會有電流的流動造成兩芯片相互影響。同時(shí)因?yàn)槭褂昧舜笞柚档碾娮?，電路的傳輸頻率和驅(qū)動電流受限。

（4）利用二極管搭建電平轉(zhuǎn)換電路

如下圖所示

圖4

圖4中是3.3V轉(zhuǎn)5V的電路，當(dāng)3.3V引腳輸出為高時(shí)，5V引腳的電壓為3.3V加上二極管的電壓差約為4V，可以達(dá)到5V芯片高電平的閾值，當(dāng)3.3V引腳輸出為低時(shí)，5V引腳的電壓為二極管的壓差約為0.7V，屬于低電壓。

圖5

圖5是5V轉(zhuǎn)3.3V的電路，當(dāng)5V芯片引腳輸入是高電平時(shí)，3.3V芯片引腳的電壓為3.3V加上二極管的壓差約為4V，當(dāng)5V芯片輸入電平為低電平時(shí)，3.3V芯片引腳的電壓為0V。

這種電路的優(yōu)勢是使用的器件方便采購，電路較為簡單，而且二極管可以防止3.3V到5V的電源倒灌。缺點(diǎn)就是二極管的壓降比較大，容易造成超出芯片工作電壓的情況；而且因?yàn)殡娮璧南蘖?，?dǎo)致電路的傳輸頻率和驅(qū)動電流受限。

以上四種是較為常用的電平轉(zhuǎn)換電路方法，可以按照自己的需求去選擇。還有一種利用芯片內(nèi)阻，直接在兩芯片引腳連接電路中串聯(lián)一個(gè)電阻來與芯片內(nèi)阻進(jìn)行分壓的電平轉(zhuǎn)換方法，但是這種方法風(fēng)險(xiǎn)過大并不推薦。