為什麼要進行電平轉換？

電平轉換針對的是兩個或者兩個以上的CPU之間的通訊需要進行的一種轉換技術，兩個CPU如果供電電壓不一樣，比如一個是1。2V，另一個是3。3V，那麼在電平不匹配的情況下工作，會造成訊號傳輸出錯；如果二者電壓相差較大，嚴重的可能會損壞晶片。

電平轉換電路有兩種設計方向：

一、專用的電平轉換晶片

晶片廠商提供的多種多樣的電平轉換晶片為不同電壓域之間的資料通訊及控制提供了方便。如下圖 1 是一款比較常用的轉換晶片，作為一款雙電源供電的雙向電平轉換晶片，透過檢測外部埠的驅動電流來判別轉換方向，因此不需要外部的方向控制管腳來選擇控制器件轉換的方向。工程師在使用它時非常省事，軟體上也無需考慮何時應該去更改它的轉換方向。若想了解更多關於此類晶片的具體內容，可以在各類晶片網站上直接搜尋電平轉換晶片即可。

圖1 雙電源供電的雙向電平轉換晶片

二、分立元器件搭建分立器件搭建

電平轉換電路的方式有很多，如下圖 2 為一款單項電平轉換的分立電路。其實現原理如下，左側IN為輸入，右側OUT為輸出，VDDA與VDDB分別為相互轉換的兩個不同的電壓域。當IN輸入0V時，三極體Q1導通，OUT被拉低到接近0V電平，實現低電平轉換；當IN輸入高電平（VDDA）時，三極體Q1截止，此時OUT被上拉至VDDB，從而實現高電平轉換。此電路屬於單向轉換電路，轉換方向為IN輸入，OUT輸出，簡單易用。

圖2 單向電平轉換電路a

下面再介紹一種單向轉換的電路，如下圖 3 實現原理如下：當輸入IN為低電平時，三極體Q1關斷，三極體Q2導通，輸出OUT被拉低，從而實現低電平轉換；當輸入IN為高電平（VDDA）時，三極體Q1導通，從而三極體Q2被拉低關斷，從而輸出OUT被R4拉高到VDDB，從而實現高電平轉換。此電路只能實現左側IN輸入，右側OUT輸出，不能反向轉換。

圖3 單向電平轉換電路b

最後再介紹一種雙向轉換的電路，此電路比較常用，相信很多同行見到過。

圖4 雙向電平轉換電路

如上圖 4 所示是常用的分立器件搭的電平轉換電路，具體工作過程如下：

1、當Net1輸出高電平時，

MOS管Q1的Vgs=0，MOS管關閉，Net2被電阻R2上拉到5V；

2、當Net1輸出低電平時，

MOS管Q1的Vgs=3。3V，大於導通電壓閾值，MOS管導通，Net2透過MOS管被拉低到低電平；

3、當Net2輸出高電平時，

MOS管Q1的Vgs不變，MOS管維持關閉狀態，Net1被電阻R1上拉到3。3V；

4、當Net2輸出低電平時，

MOS管Q1不導通，MOS管先經過體二極體把Net1拉低到低電平，此時Vgs≈3。3V，MOS管導通，進一步拉低Net的電壓；

文章整理自8號線攻城獅

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