5V和3.3V是單片機系統(tǒng)中常見的電平,對于IIC和SPI等無線傳輸協議,芯片和芯片之間存在高低電平定義范圍不一致的問題,所以需要電平轉換電路來保證這些芯片正常工作。
下圖是NMOS電路符號,當UGS>UGSth時,此時D極和S極之間相通,即MOS導通,電流流向從D到S。當UGS<UGSth時,MOS管截止,UGS>UGSth時,MOS管導通。(MOS的開啟電壓UGSth因M0S的型號不同,所以開啟電壓參考具體型號的數據手冊)
電平轉換電路的實現方式及原理簡介,IIC電平轉換電路的具體實現如下:
當輸入5V時,由于UGS之間的壓差為0V(UG是3.3V,US是是3.3V被R2上拉到3.3V),小于UGSth,所以NMOS不導通。當A點是高電平5V時,B點也是3.3V的高電平,實現了5V轉換為3.3V。
5V轉3.3V
當A點的電位為0V時,由于MOS里存在體二極管,B點一開始一瞬間的電壓是3.3V,導致體二極管導通,B點的電位從3.3V變成0.7V。
0V轉0.7V
此時UG的電壓為3.3V,B點電壓(US)0.7V,UGS之間的壓差2.6V,NMOS正常導通,體二極管被短路,導致B點電位變成0V(由于RDS的存在,B點電壓趨近于0V)。
0V轉0V
當B點的電壓為3.3V時,UGS之間壓差為0V,NMOS截止,A點的電壓被R1上拉到5V。
3.3V轉5V
當B點電壓為0V,UGS之間壓差3.3V,MOS導通,A點變?yōu)?/span>0V。
0V轉0V
注意:以上圖A點處的電壓要比MOS另一邊的電壓高,否則體二極管導通,無法進行電平轉換。
NMOS分為高開啟電壓和低開啟電壓,因此要注意NMOS的開啟電壓值。
對于圖中R1,R2電阻大小的選擇,太小會導致,電阻兩端電壓差別小,無法實現電平轉換,太大會導致電平轉換時間長。一般選擇4.7K。
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