第一種方式：
當(dāng)你運(yùn)用3.3V的單片機(jī)的時(shí)候,電平轉(zhuǎn)換就在所難免了,經(jīng)常會(huì)遇到3.3轉(zhuǎn)5V或者5V轉(zhuǎn)3.3V的狀況,這里引見(jiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路,它能夠完成兩個(gè)電平的互相轉(zhuǎn)換(注意是,雙向的,不是單向的!).電路非常簡(jiǎn)單,僅由3個(gè)電阻加一個(gè)MOS管構(gòu)成,電路圖如下:
上圖中,S1，S2為兩個(gè)信號(hào)端,VCC_S1和VCC_S2為這兩個(gè)信號(hào)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(mén)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
關(guān)于3.3V和5V/12V等電路的互相轉(zhuǎn)換,NMOS管選擇AP2306即可.原理比擬簡(jiǎn)單,大家自行剖析吧!此電路我已在多處應(yīng)用,效果很好.
電路闡明如下：
電平轉(zhuǎn)換器的操作
在電平轉(zhuǎn)換器的操作中要思索下面的三種狀態(tài)：
1）沒(méi)有器件下拉總線(xiàn)線(xiàn)路。
“低電壓”局部的總線(xiàn)線(xiàn)路經(jīng)過(guò)上拉電阻Rp 上拉至3.3V。 MOSFET 管的門(mén)極和源極都是3.3V， 所以它的VGS 低于閥值電壓，MOSFET 管不導(dǎo)通。這就允許“高電壓”局部的總線(xiàn)線(xiàn)路經(jīng)過(guò)它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時(shí)兩局部的總線(xiàn)線(xiàn)路都是高電平，只是電壓電平不同。
2）一個(gè)3.3V 器件下拉總線(xiàn)線(xiàn)路到低電平。
MOSFET 管的源極也變成低電平，而門(mén)極是3.3V。 VGS上升高于閥值，MOSFET 管開(kāi)端導(dǎo)通。然后“高電壓”局部的總線(xiàn)線(xiàn)路經(jīng)過(guò)導(dǎo)通的MOSFET管被3.3V 器件下拉到低電平。此時(shí)，兩局部的總線(xiàn)線(xiàn)路都是低電平，而且電壓電平相同。
3）一個(gè)5V 的器件下拉總線(xiàn)線(xiàn)路到低電平。
MOSFET 管的漏極基底二極管“低電壓”局部被下拉直到VGS 超越閥值，MOSFET 管開(kāi)端導(dǎo)通。“低電壓”局部的總線(xiàn)線(xiàn)路經(jīng)過(guò)導(dǎo)通的MOSFET 管被5V 的器件進(jìn)一步下拉到低電平。此時(shí)，兩局部的總線(xiàn)線(xiàn)路都是低電平，而且電壓電平相同。
這三種狀態(tài)顯現(xiàn)了邏輯電平在總線(xiàn)系統(tǒng)的兩個(gè)方向上傳輸，與驅(qū)動(dòng)的局部無(wú)關(guān)。狀態(tài)1 執(zhí)行了電平轉(zhuǎn)換功用。狀態(tài)2 和3 依照I2C 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的請(qǐng)求在兩局部的總線(xiàn)線(xiàn)路之間完成“線(xiàn)與”的功用。
除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的電源電壓外，還能夠是例如：2V VDD1 和10V VDD2。 在正常操作中，VDD2必需等于或高于VDD1（ 在開(kāi)關(guān)電源時(shí)允許VDD2 低于VDD1）
第二種方式：
主要闡述利用MOS管搭建的低成本方案，實(shí)現(xiàn)電平的雙向轉(zhuǎn)換，具體電路如下圖示：
以下分析其工作原理，因SCL與SDA兩條支路工作原理一致，故選取其中一條支路進(jìn)行分析，如下分三種情況進(jìn)行討論：
1）空閑狀態(tài)：
則有：
3V3 12C SCL MOS管 體二極管 5V 12C SDA
空閑狀態(tài) 3.3V OFF 反向載止 5V
2）3.3V轉(zhuǎn)5V：
則有：
3）5V轉(zhuǎn)3.3V：
則有：
注：
因MOS管都存在開(kāi)關(guān)速度問(wèn)題，故此種形式的電平轉(zhuǎn)換電路速度不能過(guò)高，一般控制在1MHz以?xún)?nèi)；而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模式100kbit/s 或快速模式400kbit/s的 I2C 總線(xiàn)，該電平轉(zhuǎn)換電路不存在任何限制問(wèn)題。
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