[转载]三种常见的电平转换方案

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1、三极管或MOS管转换电平

这是一种比较常用的方案，我所使用的NB-IOT模块的datasheet上面就有推荐这种方案。如下图所示，当TXD端为高电平时，NPN三极管处于截止状态，RXD端被上拉到其电源电压；当TXD端为低电平时NPN三极管导通，RXD端被拉低到低电平，完成电平转换。三极管也可以使用MOS管替换。

 

 

布局简单，可以根据电路板的尺寸进行合理布局。这种方案的缺点也是很明显，就是速度有限制，上面提到的datasheet里面给出的数据是不适合波特率超过460800bps的应用。

2、使用电阻分压转换电平

这种方案应该是最便宜的一种了，只使用了电阻这一种器件，如下图所示。我们分析一下这个电路，当3.3V电平模块向右侧发送数据的时候只通过限流电阻，到达右侧时的电平在客户端的接收范围内。当5V电平客户端向左侧发送数据时通过两个电阻分压，左侧接收端电压5V*2K/（1K+2K）≈3.3V。

 

 这种方案的优点不言而喻就是成本极低，只需三个小电阻，同时方便布局，在PCB板上也不占用空间。当然缺点也是大大的，为了降低功耗那么分压部分的电阻值不能选择太小，这就导致了驱动能力不强同时速度上也不能太快，因为有寄生电容的影响。再一个就是完全没有隔离会有电流串扰，左右相互影响。

3、二极管钳位法转换电平

二极管钳位法来转换电平也是一个很常用的方案，具体电路如下图所示。我们来分析一下这个电路。当左侧TXD低电平的时候，由于D2的钳位作用，使得右侧RXD会得到一个等于二极管Vd的低电压；当左侧TXD发出高电平的时候。由于D1的钳位作用，右侧RXD会得到一个3.3V+二极管Vd的高电平。下面一组就更好理解了，当右侧TXD发出5V高电平的时候，左侧RXD接收到3.3V+Vd的电平，选择一款低压降的肖特基二极管就可以使接收到的电平更接近3.3V。

 

 

这种方案的优点是成本低廉，好实现，还有就是漏电流很小。缺点通过我们上述的分析大家应该已经知道了，那就是电平存在误差，这个误差就是二极管的正向压降，存在超出芯片正常工作电平的危险；再一个就是速度，因为有上面那个限流电阻的存在是会影响速度的，所以速度只能在100K以内。