如何利用MOS管進(jìn)行單、雙向電平轉(zhuǎn)換？

當(dāng)兩個(gè)CPU供電電壓不一致時(shí)，需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換以避免信號傳輸錯(cuò)誤和芯片損壞。利用MOS管可實(shí)現(xiàn)單、雙向電平轉(zhuǎn)換。單向轉(zhuǎn)換中，MOS管控制數(shù)據(jù)傳輸方向；雙向轉(zhuǎn)換中，MOS管根據(jù)輸入電平狀態(tài)導(dǎo)通或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。上拉電阻用于提供IO口所需電壓并限流。

如何利用MOS管進(jìn)行單、雙向電平轉(zhuǎn)換？

什么是電平轉(zhuǎn)換？

現(xiàn)在有兩個(gè)芯片，一個(gè)是5V，另一個(gè)是3.3V，要想在這兩者之間進(jìn)行通訊，建立連接關(guān)系，就需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

為什么需要電平轉(zhuǎn)換？

當(dāng)兩個(gè)CPU供電電壓不一致時(shí)，在電平不匹配的情況下，容易造成信號傳輸出錯(cuò)。如果兩者電壓相差太大的話，嚴(yán)重時(shí)會損壞芯片。

電平轉(zhuǎn)換主要針對兩個(gè)或者兩個(gè)以上的CPU之間的通訊轉(zhuǎn)換，可以分為單向轉(zhuǎn)換和雙向轉(zhuǎn)換。

那么，如何利用單個(gè)MOS管來進(jìn)行單向轉(zhuǎn)換和雙向轉(zhuǎn)換呢？

下面VBsemi小編來分享兩個(gè)在網(wǎng)上看到的電路。

單向電平轉(zhuǎn)換電路

1.數(shù)據(jù)傳輸方向：TXD-2傳到RXD-1

當(dāng)TXD-2輸出為低電平時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，RXD-1被拉低；

當(dāng)TXD-2輸出為高電平5V時(shí)，二極管D1截止，RXD-1被拉高到3.3V高電平；

2.數(shù)據(jù)傳輸方向：TXD-1傳到RXD-2

當(dāng)TXD-1為低電平時(shí)，MOS管Q1導(dǎo)通，RXD-2被拉低；

當(dāng)TXD-1為高電平3.3V時(shí)，MOS管Q1截止，RXD-2被拉高到5V高電平。

雙向電平轉(zhuǎn)換電路

1. 當(dāng)SDA1輸出高電平時(shí)，MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管關(guān)閉，SDA2被電阻R3上拉到5V。

2. 當(dāng)SDA1輸出低電平時(shí)：MOS管Q1的Vgs = 3.3V，大于導(dǎo)通電壓，Q1管導(dǎo)通，SDA2通過Q1被拉到低電平

3、當(dāng)SDA2輸出高電平時(shí)：MOS管Q1的Vgs不變，Q1保持關(guān)閉，SDA1被電阻R2上拉到3.3V。

4、當(dāng)SDA2輸出低電平時(shí)：MOS管Q1不導(dǎo)通，但由于MOS管Q1的體二極管，將SDA1拉低到低電平，此時(shí)Vgs≈3.3V，MOS管Q1導(dǎo)通，進(jìn)一步拉低了SDA1的電壓。

注意：

我們用了3.3V和5V來舉例子，當(dāng)換成其它電壓值時(shí)，需要考慮到MOS管的Vgs開啟導(dǎo)通電壓 。

此外，這里的高電平接近或者等于電源電壓，因此3.3V器件的高電平會接近或等于高電平，5V電壓則接近或等于5V。

具體限定要看IC手冊如何限定這個(gè)范圍。

上拉電阻作用：將電壓上拉給IO口使用，同時(shí)起到限流的作用。