CN202841094U - 一种电平转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电子电路设计领域,提供了一种电平转换电路,包括采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路、第一上拉电路/第二上拉电路。该电平转换开关电路是采用三极管作为电平转换开关,相对于现有的MOSFET作为电平转换开关,可避免较大寄生电容充放电时长对数据传输速度的影响,在实现低速电平转换和高速电平转换。再有,该电路可将第一电平电路输出的第一电压值转换成第二电平电路所需的第二电压值,也可将第二电平电路输出的第二电压值转换成第一电平电路所需的第一电压值,从而实现电平的双向转换。另外,本实用新型的电平转换电路还可检测出被转换电路出现等效下拉时的异常,提高了被转换电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路设计领域,尤其涉及一种电平转换电路。
背景技术
目前的控制芯片越来越趋向于小体积和低功耗,使得控制芯片的工作电压也越来越低,在进行电路设计时,时常会出现控制芯片与传统的接口芯片电平不匹配的问题。
为此,现有技术提出了两种电平转换方式:一种是采用具有电平转换功能的集成芯片,这种集成芯片可实现高速电平转换,但造价高、所占用的板面面积较大、使用不灵活、且功耗较大;另一种是采用利用金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)作为电平转换开关的、由分立元器件构成的电路,这种电路的成本低,但由于MOSFET本身寄生电容较大,在电平转换时充放电所需的时间较长,无法实现数据传输速度大于400k/s的高速电平转换。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电平转换电路,旨在实现高速电平转换。
本实用新型是这样实现的,一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第一电压值高于所述第二电压值;
第一上拉电路,所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端;以及
第二上拉电路,所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
其中,所述电平转换开关电路可以包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端和所述第一上拉电路的输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端和所述第二上拉电路的输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
其中,所述第一上拉电路可以包括:电阻R1和恒压源VS1;
所述恒压源VS1的负极接地,所述恒压源VS1的正极连接所述电阻R1的一端,所述电阻R1的另一端作为所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
其中,所述第二上拉电路可以包括:电阻R2和恒压源VS2;
所述恒压源VS2的负极接地,所述恒压源VS2的正极连接所述电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端作为所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
本实用新型的另一目的在于,还提供了一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第二电平电路自带有一上拉电阻,所述第一电压值高于所述第二电压值;以及
第一上拉电路,所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
此时,所述电平转换开关电路可以包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端和所述第一上拉电路的输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
所述第一上拉电路可以包括:电阻R1和恒压源VS1;
所述恒压源VS1的负极接地,所述恒压源VS1的正极连接所述电阻R1的一端,所述电阻R1的另一端作为所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
本实用新型的另一目的在于,还提供了一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第一电平电路自带有一上拉电阻,所述第一电压值高于所述第二电压值;以及
第二上拉电路,所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
此时,所述电平转换开关电路可以包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端和所述第二上拉电路的输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
所述第二上拉电路可以包括:电阻R2和恒压源VS2;
所述恒压源VS2的负极接地,所述恒压源VS2的正极连接所述电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端作为所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
本实用新型提供的电平转换电路中,电平转换开关电路是采用三极管作为电平转换开关,相对于现有技术中作为电平转换开关的MOSFET,可避免较大寄生电容充放电时长对数据传输速度的影响,在实现低速电平转换的同时,还可实现高速电平转换。再有,该电平转换电路可将第一电平电路输出的第一电压值转换成第二电平电路所需的第二电压值,也可将第二电平电路输出的第二电压值转换成第一电平电路所需的第一电压值,从而实现电平的双向转换。另外,本实用新型的电平转换电路还可检测出被转换电路出现等效下拉时的异常,提高了被转换电路的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例提供的电平转换电路的电路原理图;
图2是图1的电路图;
图3是本实用新型中,当高电平转换成低电平时的电平转换波形图;
图4是本实用新型中,当低电平转换成高电平时的电平转换波形图;
图5是本实用新型的电平转换电路进行等效下拉异常检测时的电平转换波形图;
图6是本实用新型的电平转换电路进行等效下拉异常检测时,当被转换电路自带有较小上拉电阻时的电平转换示意图;
图7是本实用新型的电平转换电路在电池输出电压值较大时的电平转换示意图;
图8是本实用新型第二实施例提供的电平转换电路的电路原理图;
图9是图8的电路图;
图10是本实用新型第三实施例提供的电平转换电路的电路原理图;
图11是图10的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
针对现有技术提供的电平转换方式所存在的问题,本实用新型提供的电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,且其中的电平转换开关电路是采用三极管作为电平转换开关。
图1示出了本实用新型第一实施例提供的电平转换电路的电路原理,为了便于说明,仅示出了与本实用新型第一实施例相关的部分。
本实用新型第一实施例提供的电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路13,电平转换开关电路13的第一端连接第一电平电路的电平输入/输出端,电平转换开关电路13的第二端连接第二电平电路的电平输入/输出端;第一电平电路的电平输入/输出端用以输入/输出第一电压值,第二电平电路的电平输入/输出端用以输入/输出第二电压值,且第一电压值高于第二电压值。其中,第一电平电路的电平输入/输出端用以接收第一电平电路工作所需的直流电,第二电平电路的电路引脚用以接收第二电平电路工作所需的直流电。
将第一电平电路的电平输入/输出端的输出嵌位在第一电压值、并当第二电平电路的电平输入/输出端输出第二电压值时将第一电平电路的电平输入/输出端上拉至第一电压值的第一上拉电路11,第一上拉电路11的输出端连接电平转换开关电路13的第一端。
将第二电平电路的电平输入/输出端的输出嵌位在第二电压值、并当第一电平电路的电平输入/输出端输出第一电压值时将第二电平电路的电平输入/输出端上拉至第二电压值的第二上拉电路12,第二上拉电路12的输出端连接电平转换开关电路13的第二端。
本实用新型提供的电平转换电路中,电平转换开关电路是采用三极管作为电平转换开关,相对于现有技术中作为电平转换开关的MOSFET,可避免较大寄生电容充放电时长对数据传输速度的影响,在实现低速电平转换的同时,还可实现高速电平转换。另外,该电平转换电路可将第一电平电路输出的第一电压值转换成第二电平电路所需的第二电压值,也可将第二电平电路输出的第二电压值转换成第一电平电路所需的第一电压值,从而实现电平的双向转换。
为了避免采用集成芯片时造价高、占用板面面积大、功耗大的问题,本实用新型提供的电平转换电路是由分立元器件构成。如图2示出了图1的电路。
其中,电平转换开关电路13可以包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1。三极管Q1的集电极作为电平转换开关电路13的第一端连接第一电平电路的电平输入/输出端和第一上拉电路11的输出端,三极管Q1的发射极连接电阻R3的一端,电阻R3的另一端作为电平转换开关电路13的第二端连接第二电平电路的电平输入/输出端和第二上拉电路12的输出端,三极管Q1的基极通过电阻R4连接电源V1的正极,电源V1的负极接地。
其中,第一上拉电路11可以包括:电阻R1和恒压源VS1。恒压源VS1的负极接地,恒压源VS1的正极连接电阻R1的一端,电阻R1的另一端作为第一上拉电路11的输出端连接电平转换开关电路13的第一端。
相似地,第二上拉电路12可以包括:电阻R2和恒压源VS2。恒压源VS2的负极接地,恒压源VS2的正极连接电阻R2的一端,电阻R2的另一端作为第二上拉电路12的输出端连接电平转换开关电路13的第二端。
下面详述图2所示的上述电平转换电路在进行电平转换时的工作原理:
假设第一电压值是3.6V,第二电压值是1.8V,则恒压源VS1的输出为3.6V,恒压源VS2的输出为1.8V。当实现高电平转换成低电平时,第一电平电路若输出3.6V高电平,三极管Q1处于截止状态,第二电平电路的电平输入/输出端被恒压源VS2拉高到1.8V,第一电平电路若输出0V低电平,三极管Q1饱和导通,第二电平电路的电平输入/输出端被拉低到0V,如图3示出了此时的电平转换波形图,其中的实线为第一电压值,虚线为第二电压值;当实现低电平转换成高电平时,第二电平电路若输出1.8V高电平,三极管Q1处于截止状态,第一电平电路的电平输入/输出端被恒压源VS1拉高到3.6V,第二电平电路若输出0V低电平,三极管Q1饱和导通,第一电平电路的电平输入/输出端被拉低到0V,如图4示出了此时的电平转换波形图,其中的实线为第一电压值,虚线为第二电压值。
同时,利用该电平转换电路,还可检测出被转换电路出现等效下拉时的异常,当高电平转换成低电平时,第一电平电路为被转换电路,当低电平转换成高电平时,第二电平电路为被转换电路。若被转换电路出现等效下拉的异常,则被转换电路的电平输入/输出端处的电压值会由于其内部的等效下拉电阻而降低,此时,该处的电压值虽为高电平但未达到被转换电路启动数据传输的门限电压,因而数据通信不成功,实现了对等效下拉异常的检测,如图5示出了该电平转换电路进行等效下拉异常检测时的电平转换波形图,其中的实线为第一电压值,虚线为出现等效下拉异常时的第二电压值。进一步论之,若被转换电路自带有上拉电阻,且该上拉电阻阻值较小,可使得在等效下拉异常出现时,被转换电路的电平输入/输出端被等效下拉电阻下拉的电压值被抵消,则无法检测到等效下拉异常,但该种情况在实际中较少出现,如图6示出了当被转换电路自带有较小上拉电阻时的电平转换示意图,其中的实线为第一电压值,虚线为第二电压值,可见,第二电压值无法体现出等效下拉异常;若被转换电路自带有上拉电阻,且该上拉电阻阻值较大,不足以在等效下拉异常出现时,抵消被转换电路的电平输入/输出端被等效下拉电阻下拉的电压值,则可检测到等效下拉异常;若被转换电路不带有上拉电阻,则通过合理的选取相应上拉电路中的上拉电阻阻值,即可实现对等效下拉异常的检测。当然,电源V1输出电压值对等效下拉异常的检测也存在影响,若选取的电池电压V1较大时,也可以使得在等效下拉异常出现时,被转换电路的电平输入/输出端被等效下拉电阻下拉的电压值被抵消,如图7示出了此时的电平转换示意图,其中的实线为第一电压值,虚线为第二电压值。
图8示出了本实用新型第二实施例提供的电平转换电路的电路原理,图9示出了图8的电路。
与图1及图2所示不同,本实用新型第二实施例提供的电平转换电路不包括第二上拉电路12,此时的第二电平电路自带有用以将其输出电平嵌位到第二电压值的上拉电阻。其它部分的组成及电路的工作原理如上所述,在此不再赘述。
图10示出了本实用新型第三实施例提供的电平转换电路的电路原理,图11示出了图10的电路。
与图1及图2所示不同,本实用新型第三实施例提供的电平转换电路不包括第一上拉电路11,此时的第一电平电路自带有用以将其输出电平嵌位到第一电压值的上拉电阻。其它部分的组成及电路的工作原理如上所述,在此不再赘述。
本实用新型提供的电平转换电路中,电平转换开关电路是采用三极管作为电平转换开关,相对于现有技术中作为电平转换开关的MOSFET,可避免较大寄生电容充放电时长对数据传输速度的影响,在实现低速电平转换的同时,还可实现高速电平转换。再有,该电平转换电路可将第一电平电路输出的第一电压值转换成第二电平电路所需的第二电压值,也可将第二电平电路输出的第二电压值转换成第一电平电路所需的第一电压值,从而实现电平的双向转换。另外,本实用新型的电平转换电路还可检测出被转换电路出现等效下拉时的异常,提高了被转换电路的可靠性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,其特征在于,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第一电压值高于所述第二电压值;
第一上拉电路,所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端;以及
第二上拉电路,所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
2.如权利要求1所述的电平转换电路,其特征在于,所述电平转换开关电路包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端和所述第一上拉电路的输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端和所述第二上拉电路的输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
3.如权利要求1或2所述的电平转换电路,其特征在于,所述第一上拉电路包括:电阻R1和恒压源VS1;
所述恒压源VS1的负极接地,所述恒压源VS1的正极连接所述电阻R1的一端,所述电阻R1的另一端作为所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
4.如权利要求1或2所述的电平转换电路,其特征在于,所述第二上拉电路包括:电阻R2和恒压源VS2;
所述恒压源VS2的负极接地,所述恒压源VS2的正极连接所述电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端作为所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
5.一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,其特征在于,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第二电平电路自带有一上拉电阻,所述第一电压值高于所述第二电压值;以及
第一上拉电路,所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
6.如权利要求5所述的电平转换电路,其特征在于,所述电平转换开关电路包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端和所述第一上拉电路的输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
7.如权利要求5或6所述的电平转换电路,其特征在于,所述第一上拉电路包括:电阻R1和恒压源VS1;
所述恒压源VS1的负极接地,所述恒压源VS1的正极连接所述电阻R1的一端,所述电阻R1的另一端作为所述第一上拉电路的输出端连接所述第一端。
8.一种电平转换电路,所述电平转换电路连接在第一电平电路和第二电平电路之间,其特征在于,所述电平转换电路包括:
采用三极管作为电平转换开关的电平转换开关电路,所述电平转换开关电路的第一端连接所述第一电平电路的输入/输出第一电压值的电平输入/输出端,所述电平转换开关电路的第二端连接所述第二电平电路的输入/输出第二电压值的电平输入/输出端,且所述第一电平电路自带有一上拉电阻,所述第一电压值高于所述第二电压值;以及
第二上拉电路,所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
9.如权利要求8所述的电平转换电路,其特征在于,所述电平转换开关电路包括:NPN型的三极管Q1、电阻R3、电阻R4、电源V1;
所述三极管Q1的集电极作为所述第一端连接所述第一电平电路的电平输入/输出端,所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R3的一端,所述电阻R3的另一端作为所述第二端连接所述第二电平电路的电平输入/输出端和所述第二上拉电路的输出端,所述三极管Q1的基极通过所述电阻R4连接所述电源V1的正极,所述电源V1的负极接地。
10.如权利要求8或9所述的电平转换电路,其特征在于,所述第二上拉电路包括:电阻R2和恒压源VS2;
所述恒压源VS2的负极接地,所述恒压源VS2的正极连接所述电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端作为所述第二上拉电路的输出端连接所述第二端。
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- 2012-08-29 CN CN201220451367.1U patent/CN202841094U/zh not_active Expired - Lifetime
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