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发表于 2007-6-8 14:16:03

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标签: 三极管  接口  多电平  3V和5V  混合系统  

用三极管实现3V与5V混合系统中逻辑器接口问题(原创)

3V与5V混合系统中逻辑器接口问题

在电路设计当中,往往会遇到电压匹配问题,因为电路中往往不只只有一个电平信号,大部分包括3.3V5V或者12V,但是有时候需要用到3.3V5V的通信或者对联,这其中就存在一个电平匹配的问题,当然可以用一种很简单的方法,就是用244芯片来解决,但是有没有更简单易行的方法呢?

我在设计的过程中,也经常遇到这种问题,下面我们就通过三极管的开关作用来实现电路中多电平的共用。

下面是原理图:

点击看大图

我们来首先分析一下这个电路的原理。

原理其实很简单,两个三极管和4个电阻就组成了3V5V的电平转换功能。

5V信号从Uin输入,当Uin为高电平的时候,Q1导通,此时节电3的电压被拉底,Q2就截止,Uout输出3V,这就是实现了5V输入,3V输出的效果;当Uin为低电平的时候,Q1处于截止状态,节电3的为3V,此时Q2导通,Uout输出低电平。刚好和输入的状态相吻合,但是幅度变为3V

再看看波形图:

点击看大图

 

以上是对5V转3V的,其实3V转5V的道理是一样的,只需要把给三极管偏置电压的VCC换成5V的,输入3V的话,输出就是5V的了!

另外,R3一般情况下可以直接短接,因为经过了R1的限流。

 

如果文章中有什么不对的地方,恳请斧正,我们的目的是交流促进学习!

 

如果有的朋友需要电路图的实例的话,可以提供给大家!本电路时用MUlitisim 9.0进行仿真的。

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  • wangmin224

    2007-6-30 16:37:53

    要是单纯的高低变换或者方波之类,精度要求不是很高的倒不错,成本也低,要是三角波信号就不行了,需要加个运放。

  • ET电子技术网

    2007-6-28 22:01:05

    电子技术,单片机学习,模拟电路基础,数字电路基础,元器件知识,原理图

    http://www.et-dz.com

  • cyber

    2007-6-12 13:05:09

    很好

  • zhonghuahun212

    2007-6-12 11:58:13

    xtuzx,你好,非常高兴你能关注,其实你说的情况不错,那不能通用,只能用于单一的coms或者ttl电路中,要是有coms和ttl混合电路的话,情况就不不一样了,另外,在使用到的通信中,单片机和手机模块的通信中,直接用分压得花,效果可能不好。具体可以试试就知道了!

  • xxxxx

    2007-6-12 19:38:55

    大部分3.3V器件都支持5v输入,不行串个电阻也就ok了。至于3.3V驱动5V,速率不高可以直接连,速率高了用这种电路也搞不定。

    综上,此电路用作3.3到5v的耦合意义不大。倒是可以应用在提高驱动能力上,把VDD换成12V驱动MOS等等~~

  • zhonghuahun212

    2007-6-13 16:38:32

    也三极管搞不定!因为一个三极管接上去,逻辑正好相反,但是用在RS232的情况就正好!哈哈

  • zhonghuahun212

    2007-6-13 16:46:31

    xxxxx,你好!你说的情况的确是有,很多器件也都可以承受5V的电压,不排除系统中3V和5V直接对联!

    但是有时器件对加到输入脚或输出脚的电压通常是有限制的。这些引脚有二极管或分离元件接到VCC。如果接入的电压过高,则电流将会通过二极管或分离元件流向电源。例如3V器件的输入端接上5V信号,则5V电源将会向3V电源充电。持续的电流将会损坏二极管和电路元件。在等待或掉电方式时,3V电源降落到0V,大电流将流通到地,这使总线上的高电压被下拉到地,这些情况将引起数据丢失和元件损坏。

    另外用5V的器件来驱动3V的器件有很多不同情况,同样TTL和CMOS间的转换电平也存在不同情况。驱动器必须满足接收器的输入转换电平,并要有足够的容限和保证不损坏电路元件。

    3V输出可以驱动5V TTL器件输入,但要注意对5V MOS器件的输入来说情况却大不一样。应该记住3V输出是不能可靠地驱动5V CMOS输入的。
    在最坏的情况下,当VCC=5.5V时所要求的VIH至少是3.85V,而3V器件是不能达到的。

  • ahai0306

    2007-6-13 15:06:46

    我都是用一个三极管搞定

  • luoyonghua

    2007-6-13 23:56:01

     

    各位的论述是蛮不错的,就是不知道具体用起来行不行.我现在就有个棘手的问题,我用max232(工作电压5V),与STC89LE58(工作电压3.3V)进行通讯时就有下不进去的情况,你说用这种方法能将他们匹配吗?或者有更好的么?

  • zhonghuahun212

    2007-6-14 9:23:10

    你是说串口在线烧录单片机吗?烧录不进去通信不通的话,的确很麻烦,你首先确定他们正常通信过没有?一般来说按照max232的电路连接的话,通信应该没问题,但是你如果用我这个电路的话现任不能完成你需要的,你需要的是用三极管组成RS232的通信电路,wang1jin的博客http://www.ednchina.com/blog/wang1jin/对于这个问题作了很好的阐述和实验,你不妨看看!

    我的建议:1、看看是否正常通信过

    2、如果没有,看看232的电路是否正确,最好用示波器看看RXD和TXD的信号

    3、电容是否有问题

    4、STC89LE58的下载程序是否完好

  • 周 工程师

    2007-6-11 16:45:34

    不错!有创意

  • 小刘

    2007-6-11 17:36:32

     8错8 错啊 实用 相当实用 比较经典 好

  • 2007-6-11 16:47:46

    好!

  • 林文峰

    2007-6-11 16:51:17

    这个蛮试用的!可以方便的进行电平转换.

  • xtuzx

    2007-6-12 9:22:08

    奇怪的做法.如果只是简单的COMS或是TTL电平单向传输的话.用几个电阻分压就可以了.没必要用的这么麻烦吧.而且如果速度较快的情况下.三极管的开关速度还是一个问题...

  • focuslaser

    2007-6-12 9:00:26

    very good

    thank u

  • wang1jin

    2007-6-8 15:39:26

    其实R3可以省掉.H EHE.

    现在这个EWB做得很ORCAD很像呀.HE EH.

  • zhonghuahun212

    2007-6-8 15:54:49

    我说过了的阿,R3可以直接短接!哈哈

  • sundayyang

    2007-6-22 10:40:20

    good. a simple and practical circuit...

  • 深圳电子技术网

    2007-6-25 20:00:16

    深圳电子技术网http://www.ttet.cn

  • loge_2009

    2007-6-22 21:59:54

    我做的PDP 上就有很多LEVEL SHIFT 特别是连接几个芯片的I2C 总线上通信,有的芯片用的是5v 系统而有的

    是3.3v, 如果没有LEVEL SHIFT就可能导致芯片无法正常工作,我有试过,但我们用的只是用一个2N7002 BJT

    在加上上拉电阻去转,不需要这么多电路!  

  • 123123

    2007-8-1 16:17:20

    恭喜一下!大赛第一的文章!

  • 电子小猪

    2007-6-27 10:58:45

    学习学习

  • autoav

    2007-8-26 22:18:54

    这个电路实际使用意义不是很大

    1、3Vto 5V系统中,一般CMOS的VIL=0~0.2VDD或者0~0.3VDD,这个电路如果VIN=0.2VDD时输出已经是高电平了。

    2、其实3V与5V的混合系统中,一般很少用三极管。

    3、3V to 5V,要么使用open-drain,现在很多mcu都有OD口,直接接5V上拉即可。要么在串一个电阻(比如1K),在5V端再加上拉电阻(如10K)。

    4、5V to 3V,直接通过电阻分压就可以了。

    5、不过这个电路也不是一无是处,在提高驱动能力的时候可以用,只是电阻阻值应该不是这样接的。

  • wjb444

    2007-9-14 20:47:09

    R3不能省,如果后级不是3V,是30V的话,CB极没有限流,电流会经过CB极,再经Q1流到地,Q2会马上烧掉的

  • whicun

    2008-2-28 0:12:04

    这电路不错,小改进一下,在R2和R3上各并一个330pF电容,可以提高翻转速率,各位看法如何?!

  • yangjianhuidz

    2008-3-10 20:20:16

    顶了

  • povoss

    2008-3-23 8:33:43

    一个三极管不行?!

  • woodpecker

    2008-3-25 22:39:18

    用一个三极管,原理图在我的博客上,还没有在产品上应用过.

  • coolnie888

    2008-4-18 20:27:50

    顶你

  • weiwgml

    2008-5-4 2:13:02

    Mark

  • CESAD

    2008-5-9 18:47:06

    太浪费了,有电阻分压就可以了,并且很可靠的啦!

  • wqd520

    2008-5-11 19:24:43

    不错哦,欢迎大家来我博客哦~~~有很多资料下载啊~~~ 地址:http://blog.ednchina.com/blog/wqd520/

  • xufzu123

    2008-5-17 22:27:52

    学习啦~