图文分享5种电平转换体例汇总保藏-KIA MOS管

电平转换体例

5种电平转换体例别离是，下战书咱们会赶快率、驱动才能、泄电流、本钱、通道数五个维度评估。：

1) 晶体管电平转换体例；

2) 公用电平转换芯片；

3) 限流电阻电平转换体例；

4) 电阻分压电平转换体例；

5) 二极管电平转换体例；

1. 操纵晶体管转换电平

以下图1，操纵2个NPN三极管，将输出旌旗灯号电平VL和转换为输出电平VH，操纵2个三极管的目标是将输出和输出旌旗灯号同相，若是能够接管反相，操纵一个三极管也能够。

图1；晶体管停止电平转换

上风：

1) 自制：三极管轻易罕见并且轻易推销，价钱昂贵（批量几分钱一个）。

2) 驱动才能强：驱动才能取决于三极管，能够做到数十mA；

3) 泄电流低：In  和OUT二者之间的泄电流较小（uA级别），几近能够疏忽不计。

上风：

1) 速率：两级三极管属于电流驱动型，加上电路和寄生电容，转换后的波形不是很是抱负。通俗只能用于100K之内的旌旗灯号转换。

2) 器件多：同相转换须要2个三极管和配套的电阻，多路转换时占用空间较多。

2. 操纵公用电平芯片转换电平

以下图2，操纵公用的电平转换芯片，别离给输出和输出旌旗灯号供给差别的电压，转换由芯片外部完成，比方MCP2551/3221等电平转换芯片。公用芯片是最靠得住的电平转换计划，5个长处外面占有了4个，除本钱。

图2；公用电平转换芯片

上风：

1) 驱动才能强：公用芯片的输出通俗都操纵了CMOS工艺，输出驱动10mA不在话下。

2) 泄电流几近为0：外部是一些列的缩小、比拟器，输出阻抗很是高，通俗都达到数百K。泄电流根基都是nA级别的。

3) 路数较多：公用芯片针对差别的操纵，从2路到数十路都有，很是合适劈面积请求高的场所。

4) 速率高：公用芯片因为集成度较高，工艺较高，，速率从数百K到数百M的频次都能够做。

上风：

1) 本钱：公用芯片集浩繁上风于一身，便是本钱是最大的上风，一个通俗的数百K速率的4通道电平转换芯片，价钱最少要1元国民币，若是操纵三极管做，本钱2毛钱都不到。

3. 操纵电阻分压转换电平

以下图3，R2和R3组成分压，下图中Vgprs=3.3*5.6K/（1K+5.6K）=2.8V。GPRS模块的的TX因为在发送端，2.8V在右侧的领受规模内，以是不须要分压，只须要增添一个电阻限流。

图3；电阻分压法电平转换

上风：

1) 自制：自制是最大的长处，2个电阻一分钱不到；

2) 轻易完成：电阻推销轻易，占用面积小。

上风：

1) 速率：分压法为了下降功耗，操纵K级别以上的电阻，加上电路和器件的散布和寄生电容，速率很难上去，通俗只能操纵于100K之内的频次。

2) 驱动才能：因为操纵了大阻值的电阻，驱动才能被严酷节制，并不合适须要高驱动才能的场所，比方LED灯等

3) 泄电：泄电是该计划最大的错误谬误，因为经由过程电阻直连，摆布两头的电压会活动，从而相互影响。比方，RS232接口接纳该计划，上电刹时外设就给主芯片供给2.8V的电平，轻则影响时序致使主芯片没法启动，重则致使主芯片闩锁效应，销毁芯片。

4. 操纵电阻限流转换电平

有一些技高人胆小的工程师，偶然候还会操纵一个电阻限流的体例，完成两个差别电平之间的转换。

详细的实际道理便是操纵芯片的输出电流不跨越某个值，比方74HC系列的芯片的输出电流值不能跨越20mA，便能够为是宁静的，若是是5V转3.3V，只要电阻＞（5-3.3V）/20mA=85Ω，挑选一个1K的电阻，则以为是宁静的。因为芯片外部是能够等效一个负载电阻RL，与R1组成分压的干系。

图4；电阻限流法电平转换

上风：

1) 自制：自制是最大的长处，只须要一个电阻就处理。

2) 轻易完成：电阻推销轻易，占用面积小。

上风：

1) 操纵电阻限流法须要具有很崇高高贵的手艺（作者自以为没法把握），不只须要很是熟习芯片外部的组成，并且还要斟酌限流后的电压规模，最关头的是，出题目了今后还轻易和芯片厂家扯皮，操纵这类计划的工程师，胆是大了，技不必然高。

5. 操纵二极管钳位转换电平

有一些工程师还常常操纵二极管钳位的体例停止电平转换，以下图左是3.3V转5V，当3.3V电平为高时，5V输出电压=3.3V+Vd=3.3+0.7≈4V，达到5V的高电平阈值，当3.3V电平输出为低时，5V电平输出电压约=Vd≈0.7V，在低电平阈值规模内。

以下图右是5V转3.3V，输出是高电日常平凡，3.3Vout=3.3V+Vd≈4V，当5V电平输出为低电日常平凡，3.3Vout=0V。

图5：3.3V转5V（左），5V转3.3V（右）

上风：

1) 泄电流小：因为二极管的泄电流很是小（uA级），能够单向避免电源倒灌，避免3.3V倒灌到5V。

2) 轻易完成：二极管、电阻推销轻易，占用面积小。

上风：

1) 电平偏差大：首要是二极管的正向压降较大，轻易超越芯片的任务电压规模。

2) 单向防倒灌：只能单向避免倒灌，不能双向避免倒灌。

3) 速率和驱动才能不抱负：因为电阻限流，驱动速率和才能均不抱负，只能操纵在100K之内的频次。

4) 所需器件较多。

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