资料介绍
作为一名电子设计的硬件工程师,电平转换是每个人都必须面对的的话题,主芯片引脚使用的1.2V、1.8V、3.3V等,连接外部接口芯片使用的1.8V、3.3V、5V等,由于电平不匹配就必须进行电平转换。每个工程师都有自己的 一套转换方案,今天我们将5种电平转换的方法进行汇总,并且总结各种的优劣势,避免设计过程踩坑。
一、电平转换方法
5种电平转换方法分别是,下午我们会从速率、驱动能力、漏电流、成本、通道数五个维度评价。:
1) 晶体管电平转换方法;
2) 专用电平转换芯片;
3) 限流电阻电平转换方法;
4) 电阻分压电平转换方法;
5) 二极管电平转换方法;
1、使用晶体管转换电平
如下图1,使用2个NPN三极管,将输入信号电平VL和转换为输出电平VH,使用2个三极管的目的是将输入和输出信号同相,如果可以接受反相,使用一个三极管也可以。
图1;晶体管进行电平转换
优势:
1) 便宜:三极管容易常见并且容易采购,价格低廉(批量几分钱一个)。
2) 驱动能力强:驱动能力取决于三极管,可以做到数十mA;
3) 漏电流低:In 和OUT两者之间的漏电流较小(uA级别),几乎可以忽略不计。
劣势:
1) 速度:两级三极管属于电流驱动型,加上电路和寄生电容,转换后的波形不是十分理想。一般只能用于100K以内的信号转换。
2) 器件多:同相转换需要2个三极管以及配套的电阻,多路转换时占用空间较多。
2、使用专用电平芯片转换电平
如下图2,使用专用的电平转换芯片,分别给输入和输出信号提供不同的电压,转换由芯片内部完成,例如MCP2551/3221等电平转换芯片。专用芯片是最可靠的电平转换方案,5个优点里面占据了4个,除了成本。
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