電平轉換電路中上拉電阻的處理辦法

本文將以致遠電子MiniARM工控核心板的實例來給大家介紹其他幾種電平轉換電路。

晶體管+上拉電阻

通過雙極性晶體管，集電極由上拉電阻接到電源，輸入的高電平的電壓值就是電源電壓值。以MiniARM核心板與GPRS模塊為例，如圖1所示

圖1 晶體管電平轉換電路

當GPRS模塊TXD為高電平時，由于Q1的Ve=Vb，三極管截止，上拉電阻R1將MiniARM的RXD拉高到高電平。

當GPRS模塊TXD為低電平時，由于Q1的Ve

當MiniARM的TXD為高電平時，由于Q2的Ve>Vb，三極管截止，上拉電阻R5將GPRS模塊的RXD拉到高電平。

當MiniARM的TXD為低電平時，由于Q2的Ve

在選擇集電極上拉電阻的阻值時，需要考慮輸入的通信速率和上拉電阻上的電流消耗。減小上拉電阻阻值，可以提高通信速度，獲取更短的開關時間，但卻增大了低電平時電阻上的電流消耗。增大電阻阻值，開關時間延長，通信速度降低。

MOS管+上拉電阻

采用MOSFET器件實現(xiàn)電平轉換，該設計方法跟方法3相似。

圖 2 MOSFET電平轉換電路

當GPRS模塊TXD為高電平時，由于Ugs=0，NMOS截止，上拉電阻將MiniARM的RXD拉高到高電平。

當GPRS模塊TXD為低電平時，由于Ugs>0，Uds>0，NMOS導通，MiniARM的RXD會得到電壓值為0.1V+Uds的低電平。此外，使用該電路需要注意：

1、VDD_EXT≤VCC_MCU

2、MiniARM的低電平門限應大于NMOS管壓降+0.1V

3、Vgs≤VDD_EXT

4、Vds≤VCC_MCU

5、74xHCT系列芯片（3.3V轉5V）

兼容5V TTL電平的CMOS器件，都可以用作3.3V轉5V的電平轉換芯片。這是由于3.3V CMOS的電平剛好和5V TTL電平兼容（如圖3所示）。采用這種方法可選擇廉價的74xHCT系列的芯片來實現(xiàn)與TTL兼容。

圖3 5V與3.3V閾值電壓

6、專用電平轉換芯片

采用專用的電平轉換芯片（如74LVC16245、SN74LVC1T45、SN74LVC2T45）。通過電平轉換芯片，能夠使在芯片所能承受的不同電壓節(jié)點之間進行靈活的雙向電平轉換。該方法具有較高的靈活性，但成本較高。