随着对处理速度及功耗的需求增长,微控制器芯片日益趋向于小体积,低功耗。其工作所需的电源电压也随之降至3.3v,甚至1.8v。这就造成了与5v供电的外围芯片连接时,电平不匹配的问题。最常用的就是5v和3.3v互相转换的电路。
3.3v到5v的转换:
图示电路中,当3.3v系统输出低电平时,由于k2的钳位作用,使得5v输出端会得到0.7v~1.2v的低电压,低于其最高不超过1.5v的低电平阈值。当3.3v系统输出高电平时,由于k1的钳位作用,使5v输出端会得到约4v的高电平电压,高于其最低不低于3.5v的高电平阈值。该电路方法比较简单,能够很方便的实现电平转换,完全满足一般的开关量输入/输出对传输速率的要求,而且能够满足9600,19200等常用通讯传输速率,使用这种方法都没有问题。
2、5v到3.3v的转换
如图所示,利用二极管的钳位作用,将5v电平转换为3.3v电平,选用低压降的肖特基二极管完全可以把输出高电平电压限制在3.5v以内。r1的作用是限流,但串联了限流电阻r1会降低输入开关的速度,不过,对于一般的开关量输入/输出完全满足要求,同样能够满足9600,19200等常用通讯传输速率通讯电路的要求。采用此电路时,如果电阻r1选择的过小会通过二极管k1向3.3v电源输入电流,电流过高的话可能会使3.3v电源电压略微升高,计算电阻r1时需加注意。
在仪表设计时,电平转换电路应用的越来越多,上述二极管嵌位电路实现的电平转换电路,不但成本低,性能完全满足要求,而且电路简单可靠,占用空间小,还具有一定的抗干扰能力。大大节省了设计、调试时间和pcb体积。
当然,还有很多方法实现电平转换。如:可以采用电压比较器、运算放大器或oc门芯片74hc05来实现3v和5v之间的电平转换。甚至可以采用一些专门的电平转换芯片,如74lvx4245、sn74lvc164245、74lvcc3245、max3370等,但这些芯片价格偏高,有些单芯片的价格已经超过了处理器本身,除非在要求传输速率很高的通讯电路中,一般信号电平转换电路很少使用。