基於MOS管的雙向電平轉換電路_I2C電平轉換


如圖所示

在一些IO電平不匹配的情況,需要用到電平轉換電路。特別如I2C總線上,主芯片和多個外設直接,較常遇到電源域電壓不一致的情況。


如圖所示,是典型電路,分析如下:

正向,左到右:
1,當SDA_M(Master端)輸出為高電平,此時MOS管的Vgs=0,MOS管不導通,SDA_S(Slave)線被電阻上拉到5V;
2,當SDA_M輸出為低電平,此時MOS管的Vgs=3.3V(大於導通電壓),MOS管導通,SDA_S通過MOS管被拉低到低電平;

反向,右到左:
1,當SDA_S輸出為高電平,此時MOS管的Vgs=0,MOS管不導通,SDA_M線被電阻上拉到3.3V;
2,當SDA_S輸出為低電平,初始時MOS管的Vgs=0V,MOS管不導通;
但是因為SDA_S是低,MOS管的體二極管會將SDA_M拉低,此時Vgs=3.3V,MOS管導通,SDA_M通過MOS管被進一步拉低到低電平;

不應存在兩邊同時輸出的情況。
要注意Vgs的選取(現在較多應用是3.3V/1.8V間的電平轉換)。

仿真所用電路如下,VG1模擬輸出一個1kHz的方波,作為輸出端,是3.3V IO電平。
MOS T1右側是5V IO電平,MOS T2右側是3.3V IO電平,此處用兩套電路來模擬相互轉換。
R1是3.3V輸出端的上拉,R2是5V IO端的上拉,R3是右側3.3V輸出端的上拉。


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