南昌新建网站建设,济南网站建设公司官网,i营销,wordpress 手机插件一、概述#xff1a; 在单片机系统中#xff0c;5V、3.3V是芯片常用的电平。而在传输协议中(如IIC、SPI等协议)#xff0c;存在芯片与芯片的高电平和低电平定义的范围不一样#xff0c;所以需要存在一个电平转换电路#xff0c;来使芯片与芯片之间顺利的传输。
二、前置…一、概述 在单片机系统中5V、3.3V是芯片常用的电平。而在传输协议中(如IIC、SPI等协议)存在芯片与芯片的高电平和低电平定义的范围不一样所以需要存在一个电平转换电路来使芯片与芯片之间顺利的传输。
二、前置知识 该电路是通过N沟道MOSFET管的开关来实现的。所以先让我们探讨NMOSFET是怎样工作的 图2.1 增强型NMOSFET的符号①当UGSU_{GS}UGS UGS(th)U_{GS}(th)UGS(th)时D和S的N沟道导通这时在D和S间加上电压电流将会在从D流向S。 不同型号的NMOS管他们的UGS(th)U_{GS}(th)UGS(th)不同即开启电压不一样。详情请参考他们的数据手册 ②当UGSU_{GS}UGS UGS(th)U_{GS}(th)UGS(th)时D和S的N沟道不导通NMOSFET将截止DS间则无电流流过。 注本文着重于电平转换电路如还是无法明白NMOS管的导通原理建议去看一下模电书本再进行下面阅读。
三、电路实现 图3.1 电平转换电路四、电路仿真(multisim) 图4.1.1 5V转3.3V仿真电路图4.1.2 5V转3.3V仿真电路图4.2.1 3.3V转5V仿真电路图4.2.2 3.3V转5V仿真电路五、电路实现原理
5.1 5V转3.3V ①当左边输入5V时UGSU_{GS}UGS 0V(UG3.3VU_G 3.3VUG3.3V、USU_SUS 3.3V)所以NMOSFET截止DS不导通所以右边电平被拉到了3.3V。 如下图5.1.1.1所示。
图5.1.1.1 5V转3.3V电路②当左边输入0V时右边为3.3V。这时NMOS管下面的二极管导通右边电位被钳位在0.7V左右。如下图5.1.2.1所示。
图5.1.2.1 5V转3.3V电路这时的 UGSU_{GS}UGS 2.6VNMOS管被导通DS可以流过电流。由于D和S间的电压比二极管的电压小所以二极管被短路了右边电压变成了0V。如下图5.1.2.2所示。(AO3402的UGS(th)U_{GS}(th)UGS(th)大约在1.5V左右。右边电压不是准确的0V由于RDSR_{DS}RDS电阻的存在右边大概几百mV到几十mV。) 图5.1.2.2 5V转3.3V电路5.2 3.3V转5V ①当右边电压为3.3VUGS0VU_{GS}0VUGS0VNMOS管被截止左边电平就会被拉到5V。如下图5.2.1.1所示。 图5.2.1.1 3.3V转5V电路②当右边电压为0V时UGS3.3VU_{GS}3.3VUGS3.3V这时NMOS管导通左边电压为0V。如下图5.2.2.1所示。
图5.2.2.1 3.3V转5V电路六、注意事项 ①左边电压一定要比右边高否则NMOS下面的二极管一直处于导通状态导致无法进行电平转换。错误电路如下图6.1.1所示。
图6.1.1 电平转换的错误电路②上拉电阻10K没有明确的值具体要看电路设计中需要多大阻值通常选3.3K、10K等电阻。当千万取阻值过小 否则有可能导致电阻上下两端电压接近从而无法电平转换。 ③NMOS的开启电压有高压的MOS管和低压的MOS管要根据器件的数据手册和具体电路要求进行选取 千万不要当NMOS管是有恒定的开启电压。 ④除了5V转3.3V还可以1.26V转5V要根据具体的情况选取合适的电压。如下图6.4.1所示.
图6.4.1 1.26V转5V
