經典的MOS管電平轉換電路

2021-10-08 03:46:11 字數 1447 閱讀 8350

各電路模組間經常會出現電壓域不一致的情況,所以模組間的通訊就要使用電平轉換電路了。

上圖是用mos管實現的i2c匯流排電平轉換電路,實現3.3v電壓域與5v電壓域間的雙向通訊。掛在匯流排上的有3.3v的器件,也有5v的器件。

簡化來看,留下i2c的一根線來分析就可以了,如下圖。

分四種情況:

1、當sda1輸出高電平時:mos管q1的vgs = 0,mos管關閉,sda2被電阻r3上拉到5v。

2、當sda1輸出低電平時:mos管q1的vgs = 3.3v,大於導通電壓,mos管導通,sda2通過mos管被拉到低電平。

3、當sda2輸出高電平時:mos管q1的vgs不變,mos維持關閉狀態,sda1被電阻r2上拉到3.3v。

4、當sda2輸出低電平時:mos管不導通,但是它有體二極體!mos管裡的體二極體把sda1拉低到低電平,此時vgs約等於3.3v,mos管導通,進一步拉低了sda1的電壓。

注:低電平指等於或接近0v。

高電平指等於或接近電源電壓。所以3.3v電壓域的器件,其高電平為等於或接近3.3v;5v電壓域的器件,其高電平為等於或接近5v。

具體要求看晶元的資料手冊是怎麼說明這個限定範圍的,常見的比如說0.3倍的「晶元供電電壓」以下為低電平,0.7倍的「晶元供電電壓」以上為高電平。也就是說「晶元供電電壓」為5v的時候,5 x 0.3 = 1.5v 以下為低電平,5 x 0.7 = 3.5v 以上為高電平。

二、注意事項:

以上是3.3v與5v之間的情況,如果換用其他電壓域之間的轉換,如3.3v、2.5v、1.8v等電壓值的兩兩之間,需要注意mos管的vgs開啟導通電壓。

給mos管過高的vgs會導致mos管燒壞!給過低的vgs會導致mos管打不開!不同型號的mos管這個引數值還不一樣!!!

舉例:其中乙個廠家生產的2n7002的資料手冊,vgs不能超過正負20v

再來看一下,設計電路時vgs可能設計過小的情況,下圖是2n7002的資料手冊。

舉例:其中乙個廠家生產的2n7002的資料手冊,vgs的開啟電壓為1v

實際使用時為保證完全開啟、完全導通,設計上要多預留餘量,比如實際電路中vgs起碼給到1.8v。因為1.8v的設計引數接近資料手冊標註的1v臨界值,尤其注意用實驗驗證,確保萬無一失。

三、總結:

3.3v跟5v互轉的電路已經是乙個經典電路,實在是硬體設計師居家旅行、護院看家,必備良藥!

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