电路设计时，几种常用的电平转换电路
逻辑电平转换电路在电路设计中很常见，属于硬件工程师必须掌握的电路之一。逻辑电平转换通常用于两个或者两个以上的CPU之间的通讯活动。
如上图所示，当左右两个通讯设备电平不一样时，有可能会发生数据传输错误的现象，严重时还会损坏设备，比如VCCA是1.2V电压域，VCCB是5V电压域。那么不加转换电路直接连接极易烧坏设备。好了，了解了基本的背景之后，我们来看看有哪些方法可以实现电平的转换吧。
一、集成芯片
电平转换比较常用的方法是用专门的转换芯片，此类芯片不论国内还是国外的都很多，也很成熟。芯片厂商提供的多种多样的电平转换芯片为不同电压域之间的数据通讯及控制提供了方便。如下图1是一款比较常用的转换芯片，作为一款双电源供电的双向电平转换芯片，通过检测外部端口的驱动电流来判别转换方向，因此不需要外部的方向控制管脚来选择控制器件转换的方向。工程师在使用它时非常省事，软件上也无需考虑何时应该去更改它的转换方向。若想了解更多关于此类芯片的具体内容，可以在各类芯片网站上直接搜索电平转换芯片即可。
图 1 集成芯片方案
这类芯片我们使用时一般会关注芯片的供电范围即电压域，即VCCA与VCCB的值。如下图2所示，紫色的是VCCA侧IO口的电压波形，绿色的是VCCB侧IO口的电压波形；
二、分立元器件实现
分立器件搭建电平转换电路的方式有很多，下面分别讲解。2.1 用NPN管搭建的单向电平转换电路
如下图 3 为一款单向电平转换的分立电路。左侧IN为输入，右侧OUT为输出，左右两侧分别为相互转换的两个不同的电压域。其实现原理如下：当IN输入0V时，三极管Q1导通，OUT被拉低到接近0V电平，实现低电平转换；当IN输入高电平(VDDA)时，三极管Q1截止，此时OUT被上拉至VDDB，从而实现高电平转换。
2.1.1注意点、问题及分析
电路接法，一般输入端IN接串口的设备A的TXD，接收端OUT接设备B的RXD；速率要求，由于三极管存在极间电容，因此该电路对速率要求不高、以及对成本比较苛刻的场景比较适用；如下图3是将此电路用在高速场合下的波形图，可见波形出现了明显的畸变。
C1作用，我们通常会在R1上并联一个小电容，滤除转换过程中的干扰；著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-06-06
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