NMOS实现双向电平转换

不同电源系统之间以及不同模块之间可能存在通信或电平转换。

为了消除不同电源之间的转换差异，必须使用电平转换电路。

今天，我将与您分享由NMOS实现的电平转换电路，它非常聪明。

如下图所示：上图是使用MOS管实现的I2C总线电平转换电路，以实现3.3V电压域和5V电压域之间的双向通信。

总线上挂有3.3V设备和5V设备。

原理分析为简化起见，仅留一行I2C进行分析，如下图所示。

共有四种情况：1.当SDA1输出高电平时：MOS晶体管Q1的Vgs = 0，MOS晶体管截止，电阻R3将SDA2上拉至5V。

2.当SDA1输出低电平时：MOS管Q1的Vgs = 3.3V，大于导通电压，MOS管导通，SDA2通过MOS管拉至低电平。

3.当SDA2输出高电平时：MOS晶体管Q1的Vgs保持不变，MOS保持截止，并且SDA1被电阻R2上拉至3.3V。

4.当SDA2输出低电平时：MOS管不导通，但有体二极管！ MOS管中的体二极管将SDA1下拉至低电平。

此时，Vgs大约等于3.3V，并且MOS管导通，这进一步拉低了SDA1的电压。

注意：低电平表示等于或接近0V。

高电平表示等于或接近电源电压。

因此，器件在3.3V电压域中的高电平等于或接近3.3V；器件在5V电压域中的高电平等于或接近5V。

有关特定要求，请参见芯片数据手册如何解释此有限范围。

通常，例如0.3倍于“芯片电源电压”。

或更低是低电平，并且是“芯片电源电压”的0.7倍。

或更高是高水平。

就是说，当“芯片电源电压”大于为5V，5 x 0.3 = 1.5V或更低为低电平，而5 x 0.7 = 3.5V或更高为高电平。

注意以上是在3.3V和5V之间的情况。

如果切换到其他电压域（例如3.3V，2.5V，1.8V和其他电压值）之间的转换，则需要注意MOS管的Vgs导通。

接通电压。

MOS管的Vgs过高会导致MOS管烧坏！ Vgs太低会导致MOS管无法打开！对于不同型号的MOS管，此参数的值是不同的！ ！ ！ Multisim仿真结果此时，无论哪一侧为高电平，另一侧也都输出高电平。

此时，5v端子输入低电平，而3.3v端子相应地为低电平。

此时，3.3v端子输入低电平，5v端子相应地为低电平。

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