一個IIC的5V和3.3V電平轉換
現代的集成電路工藝加工的間隙可達0.5μm， 而且很少限制數字I/O 信號的最大電源電壓和邏輯電平。為了將這些低電壓電路與已有的5V 器件接口，需要一個電平轉換器。對於雙向的總線系統像I2C 總線，電平轉換器必須也是雙向的，不需要方向選擇信號。 解決這個問題的最簡單方法是連接一個分立的MOS-FET管到每條總線線路。
盡管這個方法非常簡單但它不僅能不用方向信號就能滿足雙向電平轉換的要求還能：
• 將掉電的總線部分與剩下的總線系統隔離開來
• 保護低電壓器件防止高電壓器件的高電壓毛刺波
• 將掉電的總線部分與剩下的總線系統隔離開來
• 保護低電壓器件防止高電壓器件的高電壓毛刺波
連接邏輯電平不同的器件
可以通過將電壓不同的器件通過連接到電源電壓線的上拉電阻連接到相同的總線，盡管這是最簡單的解決方法，低電壓的器件必須能容忍5V ，使它們的生產更昂貴。但是，通過使用雙向電平轉換器可以將電源電壓和邏輯電平不同的兩部分I2C 總線連接起來。配置入圖所示。左邊的“低電壓”部分有上拉電阻而且器件連接到3.3V 的電源電壓，右邊的“高電平”部分有上拉電阻，器件連接到5V 電源電壓。兩部分的器件都有與邏輯輸入電平相關的電源電壓和開漏輸出配置的I/O。
每條總線線路的電平轉換器是相同的，而且由一個分立的N通道增強型MOS-FET 管、串行數據線SDA的TR1 和串行時鍾線SCL 的TR2 組成。門極（g） 要連接到低電源電壓VDD1， 源極（s） 連接到“低電壓”部分的總線線路，而漏極（d） 則連接到高電壓部分的總線線路。很多MOS-FET 管的基底與它的源極內部連接，如果內部沒有連接，就必須建立一個外部連接。每個MOS-FET 管在漏極和基底之間都有一個集成的二極管（n-p 結）。
電平轉換器的操作
在電平轉換器的操作中要考慮下面的三種狀態：
1 沒有器件下拉總線線路。“低電壓”部分的總線線路通過上拉電阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET 管的門極和源極都是3.3V， 所以它的VGS 低於閥值電壓，MOS-FET 管不導通。這就允許“高電壓”部分的總線線路通過它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時兩部分的總線線路都是高電平，只是電壓電平不同。
2 一個3.3V 器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET 管的源極也變成低電平，而門極是3.3V。 VGS上升高於閥值，MOS-FET 管開始導通。然后“高電壓”部分的總線線路通過導通的MOS-FET管被3.3V 器件下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
3 一個5V 的器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET 管的漏極基底二極管“低電壓”部分被下拉直到VGS 超過閥值，MOS-FET 管開始導通。“低電壓”部分的總線線路通過導通的MOS-FET 管被5V 的器件進一步下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
3 一個5V 的器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET 管的漏極基底二極管“低電壓”部分被下拉直到VGS 超過閥值，MOS-FET 管開始導通。“低電壓”部分的總線線路通過導通的MOS-FET 管被5V 的器件進一步下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
這三種狀態顯示了邏輯電平在總線系統的兩個方向上傳輸，與驅動的部分無關。狀態1 執行了電平轉換功能。狀態2 和3 按照I2C 總線規范的要求在兩部分的總線線路之間實現“線與”的功能。
除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的電源電壓外，還可以是例如：2.5V VDD1 和12V VDD2。 在正常操作中，VDD2必須等於或高於VDD1（ 在開關電源時允許VDD2 低於VDD1）。