工作中會(huì)經(jīng)常碰到電平需要轉(zhuǎn)換的場(chǎng)景，尤其像需要的電壓不同的芯片之間的轉(zhuǎn)換，或者隔離芯片的兩端的不同電壓需求，還有比如兩個(gè)處理器之間的串口通訊，一個(gè)為1.8V，另一個(gè)為3.3V，如果直接將他們相連的話那肯定會(huì)發(fā)生意想不到的事情，因此今天介紹一個(gè)使用單個(gè)MOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換的電路，非常簡(jiǎn)單使用，這個(gè)可以應(yīng)用在對(duì)速率要求不高的場(chǎng)景，大家把可以參考。
此圖為單個(gè)MOS管的電平轉(zhuǎn)換電路，用到一個(gè)NMOS和兩個(gè)10k電阻，非常簡(jiǎn)單，大家可以先自行理解一波，下面具體分析。
上圖為一個(gè)階段的過(guò)程變化，首先我們來(lái)分析下當(dāng)從右邊的高壓側(cè)向左邊的低壓側(cè)發(fā)生電平變化時(shí)，電路會(huì)有什么反應(yīng)。
當(dāng)右側(cè)開(kāi)關(guān)直接接地，3.3V變?yōu)?V時(shí)，模擬輸入一個(gè)低電平，此時(shí)MOS管Q1的漏極電壓為0V,由于MOS管的體二極管原因，左側(cè)1.8V電，經(jīng)過(guò)電阻R1,MOS管的體二極管，流入GND,此時(shí)MOS管Q1的源極電壓大概為0.6V左右，因此MOS管Q1的GS間電壓為Vgs=1.8V-0.6V=1.2V,由于1.2V的電壓已經(jīng)達(dá)到MOS管Q1的導(dǎo)通電壓，MOS管Q1開(kāi)始導(dǎo)通，當(dāng)MOS管Q1導(dǎo)通以后，由于內(nèi)阻極小，會(huì)使MOS管源極電壓變?yōu)?V，便實(shí)現(xiàn)了0V輸出。
當(dāng)右側(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)以后，MOS管Q1的漏極會(huì)被拉到3.3V,此時(shí)模擬的是高電平輸入，此時(shí)MOS管Q1的Vgs電壓變?yōu)?V,因此MOS管Q1不導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而電阻R1被上拉，MOS管Q1的源極電壓變?yōu)?.8V,實(shí)現(xiàn)了3.3V轉(zhuǎn)換為1.8V的電平轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)在我們來(lái)分析下當(dāng)從左邊的低壓側(cè)向右側(cè)的高壓側(cè)發(fā)生電平變化時(shí)，電路會(huì)有什么反應(yīng)。
當(dāng)左邊芯片內(nèi)部開(kāi)關(guān)短接，變?yōu)?V時(shí)，MOS管Q1的源極電壓為0V,此時(shí)MOS管Vgs電壓為1.8V，達(dá)到MOS管開(kāi)啟電壓，因此MOS管的漏極電壓被拉到0V,實(shí)現(xiàn)了低電平轉(zhuǎn)換。
當(dāng)左邊芯片內(nèi)部開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電阻R1被上拉，此時(shí)MOS管Q1的源極電壓為1.8V，Vgs=0V,因此MOS管漏極的電壓會(huì)被右邊的3.3V電經(jīng)過(guò)電阻R2拉為3.3V。
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