在我们的电路设计中,经常会遇到无线通信电平转换的问题,在应用电平转换措施之前,需要判断电平转换的必要性。
假如你用的是3.3V以5为输出的装置V作为接收时,这种低电平输出不会损坏器件,大部分为3.3V当设备输出高电平时,也可以满足5V此时,您不需要电平转换器件的高电平输入标准。唯一需要注意的是,如果外部是5V器件需要从3.3V如果设备取电流,需要查阅数据手册中接口拉电流的最大值。如有必要,增加缓冲器(如74)HC245)。
如果反过来,想要使用5V输出装置驱动3.3V对于外设,您需要考虑电平转换器件的必要性。但有些3.3V在设计中,芯片被设计成可容忍的5V输入。这种芯片可以直接使用5V最经典的例子是74LVC系列芯片。
CMOS设备对高低电平的判断标准不是具体值,而是基于电源电压的百分比。一般来说CMOS设备的高电平标准应大于0.7倍的电源电压(也就是说,使用5倍V供电时,高电平标准为3.5V),这就会导致3.3V不能触发标准下的高电平。但这不是绝对的,有些设备可以是3.3V电平标准下正常工作,即使标称的正常工作电压是5V。对于这个问题,最好用说明可以兼容3.3V电平标准设备。
而TTL对于设备,工作在5V其高电平判断的标准是确定2V。这就是为什么单向使用TTL在设备时,可以正常判断电平的原因。
现在我们将介绍几种常用的通信电平转换方案
双极三极管或 MOSFET,C/D将上拉电阻连接到正电源,输入电平非常灵活,输出电平大致为正电源电平。

利用OC或者OD门电路,这样集电极或漏电极就可以通过电阻拉到一个新的VCC,其基极或栅极可以连接另一个VCC,这也实现了3.3V控制5V输出电平信号。请注意,需要选择上拉电阻值,并考虑MCUIO驱动能力。这种电路大多用于输出电路上的电平转换电路。
凡是输入与 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 可用于所有设备 3.3V→5V 电平转换。
——这是由于 3.3V CMOS 电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而 CMOS 输出电平总是接近电源电平。
便宜的选择,如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/。。。) 系列 (那个字母 T 就表示 TTL 兼容)。
使用特定的电平转换芯片,3.3V和5V进行转换。例如74LVC4245A,74ALVC164245这两个芯片用的比较多。它存在5V VCCA和3.3V VCCB,两个电源管脚可以实现5V和3.3V同时,换DIR控制数据方向,实现3.3V到5V,和5V到3.3V两个方向转换。另外74LVC4245A还可以增加MCUIO电流驱动能力。如果我在设计中需要,我会选择这个芯片。74ALVC164245是16Bit,功能和74LVC4245A差不多。
降低电平的最简单方法。V电平,经1.6k 3.3k电阻分压,即3.3V。
如果上述两个电阻过多,有时只能串联一个限流电阻。虽然原则上有些芯片不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,输入保护电流就不会超过极限(如 74HC 系列为 20mA),还是安全的。
最后,这里有一个经典的电路,可以实现两个电平的相互转换。
上图中,S1,S两个信号端,VCC_S1和VCC_S这两个信号的高电平电压.另外,限制条件如下: 1,VCC_S1<=VCC_S2. 2,S低电平门限大于0.7V左右(视NMOS内部的二极管压降). 3,Vgs<=VCC_S1. 4,Vds<=VCC_S2 对于3.3V和5V/12V等待电路相互转换,NMOS管选择AP2306就够了,原理比较简单。
如下图MOS-N 场效应管 双向电平转换电路-- 适用于低频信号电平转换的简单应用。
双向传输原理如上图所示:
定义是为了方便讲述 3.3V 为 A 端,5.0V 为 B 端。
A平时端输出低电(0V) ,MOS管导通,B端输出是低电平(0V)
A平时端输出高电(3).3V),MOS管截至,B端输出为高电平(5)V)
A当端输出高阻时(OC) ,MOS管截至,B端输出为高电平(5)V)
B平时端输出低电(0V) ,MOS管内二极管导通,使管内二极管导通MOS管导通,A端输出为低电平(0V)
B平时端输出高电(5V) ,MOS管截至,A端输出为高电平(3).3V)
B当端输出高阻时(OC) ,MOS管截至,A端输出为高电平(3).3V)
1.适用于低频信号电平转换,价格低廉。
2通后,压降小于三极管。
3.正反向双向导通相当于机械开关。
4.当然,电压驱动也需要一定的驱动电流,有些应用可能比三极管大。