Dans notre conception de circuits, différentes puces utilisent des tensions variables sur leurs broches, telles que des tensions communes comme 1,8 V, 3,3 V et 5V. Lors de la communication entre les broches de puces avec différentes tensions, il est essentiel de s'assurer que les deux côtés de la tension répondent à nos besoins et peuvent communiquer efficacement. Ce processus est connu sous le nom de conversion de niveau. En raison de problèmes potentiels d'inadéquation de tension et du risque de dommage aux broches de puce si la différence de tension entre les extrémités de communication est trop grande, la conversion de niveau devient nécessaire.
Généralement, lors de la conversion de niveau effectuant, les principales considérations sont la vitesse de transmission du signal et la direction des signaux.
Voici plusieurs méthodes:
Circuit de conversion au niveau de la diode
Lors de l'utilisation de ce circuit, il est crucial de maintenir la bonne direction de conversion; Les extrémités haute tension et basse tension ne peuvent pas être échangées. Analyse principale: lorsque le côté d'entrée est à 3,3 V de faible niveau, D1 effectue, tirant le côté de sortie à 1,8 V de faible niveau, garantissant que les deux extrémités sont à faible niveau. Lorsque le côté d'entrée est à 3,3 V haut niveau, les blocs D1 et que le côté de sortie est tiré jusqu'à 1,8 V à R1, atteignant un statut de niveau élevé aux deux extrémités.
Circuit de conversion au niveau du transistor
Les transistors sont utilisés pour la conversion de niveau, similaires aux diodes, et nécessitent également une attention à la direction de conversion, comme le montre la figure 2:
Analyse principale:
La gauche est l'entrée, et la sortie est la sortie, avec VDDA et VDDB représentant deux domaines de tension différents qui peuvent être convertis entre. Lorsque vous, est à l'entrée de 0 V, le transistor Q1 mène, se retirant près du niveau 0V, atteignant une conversion de bas niveau. Lorsqu'il est à un niveau élevé (VDDA), le transistor Q1 s'éteint et est tiré vers VDDB, atteignant une conversion de haut niveau. Ce circuit est un circuit de conversion unidirectionnel, convertissant de l'entrée en sortie de sortie en direction, simple et pratique.
Lorsque vous est à un niveau bas, le transistor Q1 désactive, le transistor Q2 effectue, se retirant bas pour atteindre une conversion de bas niveau. Lorsqu'il est à un niveau élevé (VDDA), le transistor Q1 effectue, conduisant à la transistor Q2 bas et éteint. Par conséquent, l'extérieur est tiré vers VDDB via R4, atteignant une conversion de haut niveau. Ce circuit ne peut se convertir de gauche en entrée en sortie de la sortie droite et ne peut pas être inversé. Cependant, il affecte le délai de circuit global et la vitesse de conversion et ne convient pas aux taux de bit élevés (supérieurs à 400 kbps; non recommandés).
Circuit de conversion de niveau basé sur les NMOS
Analyse principale:
Lorsque S (TXD_1V8) sortira un niveau élevé, le transistor MOS Q4 a VGS = 0 et reste fermé; D (UART1_RXD) est tiré jusqu'à 3,3 V via la résistance R42.
Lorsque S sort un niveau bas, le transistor MOS a un VGS = 1,8 V, dépassant la tension de seuil pour la conduction, et donc, le transistor MOS 4 conduit, tirant le net2 bas à un niveau bas.
Lorsque D sort un niveau élevé, le transistor MOS reste fermé, maintenant son état; S est tiré à 1,8 V à travers la résistance R37.
Lorsque D sorti un niveau bas, le transistor MOS ne se déroule pas initialement, mais sa diode corporelle tire s bas à un niveau bas; Avec VGS ≈ 1,8 V, le transistor MOS est par la suite, abaissant davantage la tension de S.
Précautions
(1) haute tension> basse tension - 0,7 V, sinon, il y aura des problèmes lors de la transmission de haut niveau de D à S, c'est-à-dire VS = Vd + 0,7, vs <VCC à l'heure actuelle;
(2) l'attention doit être accordée à la tension de conduction VGS du transistor MOS, et la sélection des appareils est généralement impliquée dans des circuits de 1,8 V;
(3) Les transistors PMOS ne peuvent atteindre que la conversion de niveau unidirectionnel et ne peuvent pas être bidirectionnels.
Caractéristiques du circuit bidirectionnel du NMOS
Convient à la conversion de signal à basse fréquence. En raison de la forte résistance à la conductance du circuit bidirectionnel NMOS, il convient à la conversion de niveau de signal à basse fréquence, et son prix est faible. Le coût de fabrication du circuit NMOS bidirectionnel conçu est faible, donc le prix est relativement bas. La chute de tension après conduction est inférieure à celle du transistor. Par conséquent, dans certaines applications où les exigences de tension sont élevées, le circuit NMOS est plus approprié. La conduction bidirectionnelle équivaut à un commutateur mécanique. Le circuit NMOS bidirectionnel peut réaliser une conduction bidirectionnelle équivalente à un commutateur mécanique, donc dans certaines applications nécessitant une commutation fréquente, le circuit NMOS bidirectionnel présente également des avantages. Il convient de noter que la mise en œuvre spécifique du circuit NMOS bidirectionnel peut varier en fonction du scénario d'application et des caractéristiques de l'appareil. Dans les applications pratiques, les topologies de circuit appropriées et les paramètres de dispositif doivent être sélectionnés en fonction des exigences spécifiques.