这几个通讯电平转换电路你用过哪个?

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今天给大家分享几个通讯电平转换电路。
什么是电平转换呢?举个例子,比如下面这个电路,

单片机的工作电压是5V,蓝牙模块的工作电压是3.3V,两者之间要进行通讯,TXD和RXD引脚就要进行连接,3.3V对于单片机来说已经算是高电平了,两者之间直接连接来使用也是可以进行通信的。
但是,为了提高通讯的稳定性,特别是两个器件电压相差比较大时,比如有些芯片工作电压是1.8V,就会导致两者之间无法正常通讯、5V的高电平对1.8V芯片造成损坏等问题,所以,通讯电平转换是非常有必要的。

1、二极管电平转换电路(单向传输)
该电路由二极管和电阻组成,电路使用的元件比较少,电路比较简单。二极管最好使用肖特基二极管,因为肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点。




如果需要的是1.8V,就把电源换成1.8V的。

当5V电路中的TXD1发送高电平时(图中的H表示输出的是高电平,TP表示该测试点的电压),二极管正极电压比负极电压低,二极管截止,所以RXD2被电阻上拉为高电平(3.3V)。


当5V电路中的TXD1发送低电平时(图中的L表示输出的是低电平),二极管导通,所以RXD2接收到的是低电平(0.3V)。


当3.3V电路中的TXD2发送低电平时,二极管导通,RXD1接收到的是低电平(0.3V)。


需要注意的是,当3.3V电路中的TXD2发送高电平时,二极管也是导通的,RXD1接收到的是高电平(3.6V左右)。

该电路优点是电器简单,缺点是当3.3V电路发送高电平时,5V电路收到的高电平并不是5V,并且这个电路只适用于单向通讯的场合,发送端和接收端不可以互换来使用。

2、三极管电平转换电路(单向传输)
该电路由三极管和电阻组成,其实就是模电里学的共射放大电路。如果你对三极管的三种工作状态还不太了解,可以看看之前电路菌写的👇👇👇


当5V电平转3.3V电平时,TXD1发送高电平(5V),第1个三极管导通,其集电极电位为低电平,第2个三极管基极也为低电平,第2个三极管截止,其集电极电位(RXD2)被上拉为高电平(3.3V)。


当TXD1发送低电平时,第1个三极管截止,其集电极电位被电阻上拉为高电平(3.3V),第2个三极管基极也为高电平,第2个三极管导通,其集电极电位(RXD2)为低电平。


当3.3V电平转5V电平时,TXD2发送低电平,第1个三极管截止,其集电极电位被上拉为高电平,第2个三极管基极也为高电平,第2个三极管导通,其集电极电位(RXD1)为低电平。


当TXD2发送高电平(3.3V)时,第1个三极管导通,其集电极电位为低电平,第2个三极管基极也为低电平,第2个三极管截止,其集电极电位(RXD1)被电阻上拉为高电平(5V)。


如果可以接受反相的信号,可以去掉电路中一个三极管,电路会简单一些,如下图所示。

需要注意的是,上面由三极管组成的电平转换电路只适用于单向传输信号的场合,并且信号的波特率不能太高。

3、MOS管电平转换电路(可双向传输)
该电路由MOS管和电阻组成,可以支持信号的双向传输。如果你对MOS管的工作状态还不太了解,可以看看之前电路菌写的👇👇👇


当5V电平转3.3V电平时,5V电路发送高电平,MOS管截止,S极(3.3V电路)被电阻上拉为高电平(3.3V)。

当5V电路发送低电平时,MOS管中的体二极管导通,所以S极(3.3V电路)为低电平。


当3.3V电平转5V电平时,3.3V电路发送高电平(3.3V),MOS管截止,D极(5V电路)被电阻上拉为高电平(5V)。


当3.3V电路发送低电平时,MOS管导通,D极(5V电路)为低电平。


上面MOS管电路组成的电平转换电路可支持信号的双向传输。

除了上面介绍三种电路可以实现通讯电平转换外,也可以使用专用的通讯电平转换芯片来实现转换,使用芯片相对前面成本要高,芯片有很多,这里就不一一介绍了。

本篇文章来源于微信公众号:                 电子工程专辑

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