電平轉(zhuǎn)換是兩個或多個CPU之間通信所需的轉(zhuǎn)換技術(shù)。 如果兩個CPU的供電電流不同，比如一個是1.2V，另一個是3.3V，那么電平不匹配就會造成信號傳輸錯誤； 如果兩者電流相差較大，可能會嚴重損壞芯片。
明天給大家介紹一下如何利用二極管來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。
選項一
如圖所示
其中IN為低壓系統(tǒng)，OUT為高壓系統(tǒng)，以3.3V和5V為例，
當IN端為3.3V高電平時，Q2二極管Ube電流差大于0.7V，Ub
當IN端為低電平0V時，Q2二極管Ube的電流差小于0.7V，Ub>Uc，Q2二極管導通，OUT端電流與IN端相等，也是 0V；
這使得電平可以從 3.3V 轉(zhuǎn)換到 5V。
其實我們也可以用mos管來代替二極管。
在測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。 我們放大波形發(fā)現(xiàn)電平并沒有立即從0V上升到5V，而是先上升到3.3V，然后再上升到5V。 0.95us三極管基極電流過大會損壞，mos管時間較長，約4us，mos管波形如右圖
可見方案1存在響應(yīng)慢的缺點。 對于信號頻率超過1Mhz的場景，方案一會導致波形失真和信號丟失。
選項二
如圖所示
當IN端為0V低電平時，Q3二極管Ube電流差大于0.7V，Ub
當IN端為3.3V高電平時，Q3二極管Ube的電流差小于0.7V，Ub>Uc，Q2二極管導通，OUT端接地，因此電平為0V； 從而實現(xiàn)3.3V到5V的電平轉(zhuǎn)換
這些設(shè)計的優(yōu)點是電平響應(yīng)快。 上升到高電平大約需要150ns，上升到低電平大約需要25ns。 不好的結(jié)果是輸入和輸出信號相反。具體波形可以如下
上升波形
成長波
整體波形
如果二極管換成mos管
波形如下
上升波形
成長波
可以看到，響應(yīng)率也得到了很大的提高。
總結(jié)
為此，在某些情況下，我們需要設(shè)計特定的電路，例如簡單的并口電平轉(zhuǎn)換。 當碼率不是很高時，我們可以采用方案1的設(shè)計。
如果存在響應(yīng)要求較高的場景，例如使用下面的智能外控集成LED時，方案一不適用
根據(jù)指南，0碼的表示為220ns~380ns高電平+580ns~1us低電平，但該方案的上升時間接近1us，信號傳輸會出錯。
因此三極管基極電流過大會損壞，需要采用方案2。