使用multisim软件的电平转换电路仿真设计

电平转换在串口通讯中非常常用，电路设计很多时候就像在搭积木，这个电路模块，加上那个电路模块，拼拼凑凑连起来就是一个电子产品了。而各电路模块间经常会出现电压域不一致的情况，所以模块间的通讯就要使用电平转换电路了，用MOS管实现的TTL电平转换电路，实现3.3V电压域与5V电压域间的双向通讯。本次分享主要使用multisim仿真软件对基于MOS管的电平转换电路进行了仿真设计。

如下图所示，用XFG1和XFG2函数发生器产生方波代替通讯时的电平变化，控制开关S1A和S2A可以控制5V端和3.3V端分别产生方波脉冲从而interwetten与威廉的赔率体系 串口通讯时不同电平端的电平变化情况，利用XSC1双路示波器分别检测5V电平端和3.3V电平端的电平变化情况。

multisim仿真截图

运行软件，分别打开5V端函数发生器或者3.3V端函数发生器都可得到如下波形，从波形可知此电路实现了双向电平转换的功能。

仿真波形图

经过分析可知此电路的主要原理如下：

1、当XFG1函数发生器输出高电平时(3.3V端串口输出高电平)：MOS管的Vgs = 0，MOS管截止，5V电平端被电阻R3上拉到5V。

2、当XFG1函数发生器输出低电平时(3.3V端串口输出低电平)：MOS管源极电压为0V，MOS管的Vgs = 3.3V，大于导通电压，MOS管导通，5V电平端通过MOS管被拉到低电平。

3、当XFG2函数发生器输出高电平时(5V端串口输出高电平)：MOS管Q1的Vgs=0不变，MOS维持关闭状态，3.3V电平端被电阻R2上拉到3.3V。

4、当S2A函数发生器输出低电平时(5V端串口输出低电平)：MOS管不导通，但是它有体二极管，MOS管里的体二极管把3.3V电平端拉低到低电平，此时Vgs约等于3.3V，MOS管导通，进一步拉低了3.3V电平端的电压。

注意：低电平指等于或接近0V，高电平指等于或接近电源电压。所以3.3V电压域的器件，其高电平为等于或接近3.3V；5V电压域的器件，其高电平为等于或接近5V。具体要求看芯片的数据手册是怎么说明这个限定范围的，常见的比如说0.3倍的“芯片供电电压”以下为低电平，0.7倍的“芯片供电电压”以上为高电平。也就是说“芯片供电电压”为5V的时候，5 x 0.3 = 1.5V 以下为低电平，5 x 0.7 = 3.5V 以上为高电平，如下图所示：