雙向電平轉(zhuǎn)換電路圖 基于單個MOS管的雙向電平轉(zhuǎn)換電路設計

我們?nèi)粘９ぷ髦袝?jīng)常碰到電平需要轉(zhuǎn)換的場景，尤其像需要的電壓不同的芯片之間的轉(zhuǎn)換，或者隔離芯片的兩端的不同電壓需求，還有比如兩個處理器之間的串口通訊，一個為1.8V，另一個為3.3V，如果直接將他們相連的話那肯定會發(fā)生意想不到的事情，因此今天介紹一個使用單個MOS管來實現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換的電路，非常簡單使用，這個可以應用在對速率要求不高的場景，大家把可以參考。

此圖為單個MOS管的電平轉(zhuǎn)換電路，用到一個NMOS和兩個10k電阻，非常簡單，大家可以先自行理解一波，下面具體分析。

上圖為一個階段的過程變化，首先我們來分析下當從右邊的高壓側(cè)向左邊的低壓側(cè)發(fā)生電平變化時，電路會有什么反應。當右側(cè)開關直接接地，3.3V變?yōu)?V時，模擬輸入一個低電平，此時MOS管Q1的漏極電壓為0V,由于MOS管的體二極管原因，左側(cè)1.8V電，經(jīng)過電阻R1,MOS管的體二極管，流入GND,此時MOS管Q1的源極電壓大概為0.6V左右，因此MOS管Q1的GS間電壓為Vgs=1.8V-0.6V=1.2V,由于1.2V的電壓已經(jīng)達到MOS管Q1的導通電壓，MOS管Q1開始導通，當MOS管Q1導通以后，由于內(nèi)阻極小，會使MOS管源極電壓變?yōu)?V，便實現(xiàn)了0V輸出。

當右側(cè)開關斷開以后，MOS管Q1的漏極會被拉到3.3V,此時模擬的是高電平輸入，此時MOS管Q1的Vgs電壓變?yōu)?V,因此MOS管Q1不導通，處于截止狀態(tài)，進而電阻R1被上拉，MOS管Q1的源極電壓變?yōu)?.8V,實現(xiàn)了3.3V轉(zhuǎn)換為1.8V的電平轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)在我們來分析下當從左邊的低壓側(cè)向右側(cè)的高壓側(cè)發(fā)生電平變化時，電路會有什么反應。當左邊芯片內(nèi)部開關短接，變?yōu)?V時，MOS管Q1的源極電壓為0V,此時MOS管Vgs電壓為1.8V，達到MOS管開啟電壓，因此MOS管的漏極電壓被拉到0V,實現(xiàn)了低電平轉(zhuǎn)換。當左邊芯片內(nèi)部開關斷開時，電阻R1被上拉，此時MOS管Q1的源極電壓為1.8V，Vgs=0V,因此MOS管漏極的電壓會被右邊的3.3V電經(jīng)過電阻R2拉為3.3V。