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标题: 3.3V-5V电平转换电路 [打印本页]

作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 10:20
标题: 3.3V-5V电平转换电路
3.3V-5V电平转换电路




如上图,左端接3.3V CMOS电平,可以是STM32、FPGA等的IO口,右端输出为5V电平,实现3.3V到5V电平的转换。

现在来分析下各个电阻的作用(抓住的核心思路是三极管的Vbe导通时为恒定值0.7V左右):

假设没有R87,则当US_CH0的高电平直接加在三极管的BE上,>0.7V的电压要到哪里去呢?
假设没有R91,当US_CH0电平状态不确定时,默认是要Trig输出高电平还是低电平呢?

因此R91起到固定电平的作用。

同时,如果无R91,则只要输入>0.7V就导通三极管,门槛电压太低了,R91有提升门槛电压的作用(可参见第二小节关于蜂鸣器的分析)。
但是,加了R91又要注意了:R91如果太小,基极电压近似



只有Vb>0.7V时才能使US_CH0为高电平时导通,上图的Vb=1.36V

假设没有R83,当输入US_CH0为高电平(三极管导通时),D5V0(5V高电平)直接加在三极管的CE级,而三极管的CE,三极管很容易就损坏了。

再进一步分析其工作机理:

当输入为高电平,三极管导通,输出钳制在三极管的Vce,对电路测试结果仅0.1V

当输入为低电平,三极管不导通,输出相当于对下一级电路的输入使用10K电阻进行上拉,实际测试结果为5.0V(空载)

请注意:对于大电流的负载,上面电路的特性将表现的不那么好,因此这里一直强调——该电路仅适用于10几mA到几十mA的负载的电平转换。





作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 10:59
从表7-1可以看出,5V CMOS输入的高、低输入电压阈值均比3.3V输出的阈值高约1伏。因此,即使来自3.3V系统的输出能够被补偿,留给噪声或元件容差的余地也很小或没有。我们需要的是能够补偿输出并加大高低输出电压差的电路。

设计一个二极管补偿电路(见图7-7),二极管D1的正向电压(典型值0.7V)将会使输出低电压上升,在5V CMOS输入得到1.1~1.2V的低电压。它安全地处于5V CMOS输入的低输入电压阈值之下。输出高电压由上拉电阻和连至3.3V电源的二极管D2确定。这使得输出高电压大约比3.3V电源高0.7V,也就是4.0~4.1V,很安全地在5V CMOS 输入阈值(3.5V)之上。

为了使电路工作正常,上拉电阻必须显著小于5V CMOS输入的输入电阻,从而避免由于输入端电阻分压器效应而导致的输出电压下降。上拉电阻还必须足够大,从而确保加载在3.3V输出上的电流在器件规范之内。



作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 21:04


作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 21:05


作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 21:05


作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 21:26


作者: shangdawei    时间: 2014-11-27 21:38


作者: beck75    时间: 2018-3-19 11:58
未能分析频响特性,差评啊
作者: ackye    时间: 2018-7-13 14:45
mosfet有一种电路可以实现双向 通讯  
作者: ackye    时间: 2018-7-13 14:46
利用了MOSFET中间的二极管实现了双向通讯  
作者: justsun-h    时间: 2018-7-18 16:33
很不错
作者: 李兆星    时间: 2018-10-19 11:19
感谢分享,非常实用!
作者: qiujiefu3    时间: 2020-5-3 21:54
感谢分享,非常实用!
作者: muelfox    时间: 2021-7-2 18:09
谢谢分享, 一切为了银子




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