5V-3.3V电平转换方法
在实际电路设计中,一个电路中会有不同的电平信号。
方案一:使用光耦进行电平转换
首先要根据要处理的信号的频率来选择合适的光耦。
高频(20K~1MHz)可以用高速带放大整形的光藕,如6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。
如果是20KHz以下可用TLP521。
然后搭建转换电路。
如将3.3V信号转换为5V信号。
电路如下图:
CP是3.3V的高速信号,通过高速光耦6N137转换成5V信号。
如果CP接入的是5V 的信号VCC=3.3V,则该电路是将5V信号转换成3.3V信号。
优点:电路搭建简单,可以调制出良好的波形,另外光耦还有隔离作用。
缺点:对输入信号的频率有一定的限制。
方案二:使用三极管搭建转换电路
三极管的开关频率很高,一般都是几百兆赫兹,但是与方案一相比,电路搭建相对麻烦,而且输出的波形也没有方案一的好。
电路如下图:
其中C1为加速电容,R1为基极限流电阻,R2为集电极上拉电阻,R3将输入端下拉到地,保证在没有输入的情况下,输出端能稳定输出高电平。
同时在三极管截止时给基区过量的电荷提供泄放回路缩短三极管的退饱和时间。
优点:开关频率高,在不要求隔离,考虑性价比的情况下,此电路是很好的选择。
缺点:输出波形不是很良好。
方案三:电阻分压
这里分析TTL电平和COMS电平的转换。
首先看一下TTL电平和CMOS电平的区别。
TTL电平:输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2。
最小输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8,噪声容限是0.4V。
CMOS电平:1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。
而且有很宽的噪声容限。
下面的电路是将5V的TTL电平转换成3V的TTL电平
不考虑5V器件输出内阻以及3V器件输入内阻,VL=R2*VS/(R2+R1),选择合适的
R1和R2,使得电压匹配。
优点:电路实现简单。
缺点:电路不稳定,容易受负载的影响。
方案四:使用集成芯片
74系列的芯片都比较熟悉了,LS系列是TTL电平,HC系列是CMOS电平,HCT是兼容TTL电平和CMOS电平。
74HCT2448总线驱动器,输入为TTL电平,输出为COMS电平。
可以转换8路电平。
SN7cALVC164245转换芯片输入3.3V,输出5V。
方案五:使用放大器搭建电路。