【电路干货】I2C双向电平转换电路设想-KIA MOS管

在I2C主从装备对接时，须要斟酌主从装备的电平环境，惯例的首要有3种：5V，3.3V，1.8V。若是电平不异，比方都是3.3V，那末可以或许间接对接。若是电平差别，一个高电平是3.3V ，别的一个是1.8V，那末就须要接入别的的器件来做一下电平转换，凡是是接入NMOS管。

经由过程利用双向电平转换器可以或许将电源电压和逻辑电平差别的两局部I2C 总线毗连起来设置装备摆设入下图所示。左侧的低电压局部有上拉电阻并且器件毗连到3.3V 的电源电压，右侧的高电平局部有上拉电阻器件毗连到5V 电源电压。两局部的器件都有与逻辑输入电平相干的电源电压和开漏输入设置装备摆设的I/O。

每条总线线路的电平转换器是不异的并且由一个分立的N通道加强型MOS-FET管串行数据线SDA的TR1和串行时钟线SCL 的TR2 构成。门极g 要毗连到电源电压VDD1， 源极s 毗连到低电压局部的总线线路而漏极d 则毗连到高电压局部的总线线路。

良多MOS-FET 管的基底与它的源极内部毗连，若是内部不，就必须成立一个内部毗连。是以，每一个MOS-FET 管在漏极和基底之间都有一个集成的二极管n-p 结。以下图所示。

电平转换器的操纵

在电平转换器的操纵中要斟酌上面的三种状况：

1、   不器件下拉总线线路。

低电压局部的总线线路经由过程上拉电阻Rp 上拉至VDD1（3.3V） MOS-FET 管的门极和源极都是VDD1（3.3V）, 以是它的VGS 低于阀值电压MOS-FET 管不导通这就许可高电压局部的总线线路经由过程它的上拉电阻Rp 拉到5V。 此时两局部的总线线路都是高电平只是电压电平差别。

2、一个3.3V 器件下拉总线线路到低电平。

MOS-FET 管的源极也变成低电平而门极是VDD1（3.3V）。VGS高于阀值，MOS-FET 管起头导通而后高电压局部的总线线路经由过程导通的MOS-FET管被VDD1（3.3V）器件下拉到低电平，此时两局部的总线线路都是低电平并且电压电平不异。

3、一个5V 的器件下拉总线线路到低电平。

MOS-FET 管的漏极基底、二极管低电压局部被下拉，直到VGS 跨越阀值，MOS-FET 管起头导通，低电压局部的总线线路经由过程导通的MOS-FET管被5V 的器件进一步下拉到低电平，此时两局部的总线线路都是低电平并且电压电平不异。

这三种状况显现了逻辑电平在总线体系的两个方向上传输，与驱动的局部有关。状况1 履行了电平转换功效，状况2和3根据I2C总线标准的请求在两局部的总线线路之间完成“线与”的功效。除VDD1 (3.3V)和VDD2  (5.0V)的电源电压外,还可以或许是比方2V VDD1 和10V VDD2 等的一般操纵。此中VDD2必须即是或高于VDD1 。

可是值得注重的是，VDD1作为较低局部的电压，必须可以或许大于所挑选的MOS-FET的阀值电压，也便是必须可以或许翻开MOS-FET。此管参数必须谨严挑选。以下两种参数MOS-FET，在VDD1 (1.8V)到VDD2  (3.0V) 的电路中就能够存在截然差别的结果。

管1

管2

挑选管1，因为VGS的规模是1.0~2.5V，很有能够呈现大于1.8V的状况，是以VDD1方面传输低电平旌旗灯号时，MOS-FET不能很完整的被翻开，致使到VDD2  (3.0V)方面的旌旗灯号不能完全为低，呈现半高状况。

挑选管2，因为VGS的规模是0.9~1.5V小于1.8V，是以，通路才会一般任务。

其余差别电压间的转换道理如上，请悉心挑选器件。

在3.3V IIC总线顶用到5V IIC器件，该电路已尝试经由过程。

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