电平转换电路搭建

(相关资料图)

在电路设计中，我们常用到的电压有1.8V，3.3V，5V等，当不同电压的芯片引脚相连时就需要电平的转换。常见的转换电路有以下5种。

（1）我们可以选择电平转换芯片来实现。

选择电平转换芯片只需在芯片输入与输出端连接不同的电压值，电平的转化在芯片内部完成。例如RS0102等。使用电平转换芯片优点很多。驱动电流的能力强、漏电流小，转换速率高而且很多电平转换芯片都是多通道的，可以同时进行多路电压的转换。缺点就是相较于其他几种方法而言成本稍高一些，在转换要求较高或者成本允许的情况下，还是比较推荐使用专门的电平转换芯片。

（2）使用三极管进行电压的转换

如图所示

图1

图1中输入引脚3.3V，输出引脚1.8V，实现3.3-1.8V的电压转换。输出引脚上拉到1.8V。当输入引脚为3.3V高电平时三极管断开，输出引脚显示为上拉的1.8V电压，与输入端同为高电平但电压由3.3V转换为1.8V；当输入引脚为低电平时三极管导通，输出引脚被拉低，与输入端同样显示低电平。此电路中的三极管基级控制电压也可以为3.3V，不会影响到电路功能。

图2

图2中输入引脚1.8V，输出引脚3.3V，实现1.8-3.3V的电压转换。输出引脚上拉到3.3V。当输入引脚为1.8V高电平时三极管断开，输出引脚显示为上拉的3.3V电压，与输入端同为高电平但电压由1.8V转换为3.3V；当输入引脚为低电平时三极管导通，输出引脚被拉低，与输入端同样显示低电平。此电路中的三极管基级控制电压不可以为3.3V，会影响到三极管的开关。

这种电路的优点比如驱动电流能力强，漏电流低，而且使用器件简单成本低。缺点就是传播的频率较低；如果有多个需要转换的引脚时电路相对麻烦些。

（3）使用电阻分压转换电平

如下图

图3

如图3所示，R2和R3构成分压，使用的分压电阻应该使用K级以上的来降低功耗。当发送端的电压为5V，接收端为3.3V，此时用电阻进行分压，使RX端也就是R3电阻两端电压为3.3V。当3.3V在5V芯片的接收范围内时，3.3V芯片的发送引脚与5V芯片的接收引脚相连的电路中不需要分压，只需要增加一个电阻限流即可。

这种电路的优势是使用的电阻器件采购方便价格低廉，电路也比较简单。但是缺点也很明显，因为两芯片引脚之间存在电压差且中间只串有电阻，所以会有电流的流动造成两芯片相互影响。同时因为使用了大阻值的电阻，电路的传输频率和驱动电流受限。

（4）利用二极管搭建电平转换电路

如下图所示

图4

图4中是3.3V转5V的电路，当3.3V引脚输出为高时，5V引脚的电压为3.3V加上二极管的电压差约为4V，可以达到5V芯片高电平的阈值，当3.3V引脚输出为低时，5V引脚的电压为二极管的压差约为0.7V，属于低电压。

图5

图5是5V转3.3V的电路，当5V芯片引脚输入是高电平时，3.3V芯片引脚的电压为3.3V加上二极管的压差约为4V，当5V芯片输入电平为低电平时，3.3V芯片引脚的电压为0V。

这种电路的优势是使用的器件方便采购，电路较为简单，而且二极管可以防止3.3V到5V的电源倒灌。缺点就是二极管的压降比较大，容易造成超出芯片工作电压的情况；而且因为电阻的限流，导致电路的传输频率和驱动电流受限。

以上四种是较为常用的电平转换电路方法，可以按照自己的需求去选择。还有一种利用芯片内阻，直接在两芯片引脚连接电路中串联一个电阻来与芯片内阻进行分压的电平转换方法，但是这种方法风险过大并不推荐。