CN218162431U - 一种双向电平转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双向电平转换电路，其特征在于：包括：三极管，包括基极、发射极和集电极；第一上拉电路，与三极管的基极相连接；第二上拉电路，与三极管的发射极相连接，所述第二上拉电路的输出端对应为第一信号端；第三上拉电路，与三极管的集电极相连接，所述第三上拉电路的输出端对应为第二信号端；以及二极管，所述二极管的正极连接三极管的发射极，所述二极管的负极连接三极管的集电极；该电路简单，易实现，成本低且能避免MOS管的使用特征性，使用范围广。

Description

一种双向电平转换电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种双向电平转换电路。

背景技术

在新一代电子电路设计中,随着低电压逻辑的引入,系统内部常常出现输入/输出逻辑不协调的问题,从而提高了系统设计的复杂性。例如,当1.8V的电路与工作在3.3V的模电路进行双向通信时,需要首先解决两种电平的转换问题,这时就需要电平转换器。

目前最常用的方法有两种：一、使用双向电平转换芯片；二使用MOS管；上述的双向电平转换芯片虽然电路简单，外围无需多余器件，但该双向电平转换芯片成本高，另需要再配置2个MCU的IO口(占用MCU的资源引脚)，去控制芯片使能引脚，以便实现传输的方向性；另外由于MOS管选型比较特殊，MOS管导通电压门限需要小于低电源电压，例如：当某个MOS管的栅极和源极间的电压Vgs满足条件：1V<Vgs<2.5V，如果5V和3.3V之间的电压转换，那么可以用这个MOS管，但如果是3.3V和1.8V之间的电压转换，由于MOS管的导通门限电压是1-2.5V，该导通门限电压小于1.8V，那么这个MOS管就可能一直无法导通了，因此使用该MOS管进行电平转换时，存在使用局限性。为此需要作进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种成本低且使用范围广的双向电平转换电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双向电平转换电路，其特征在于：包括：

三极管，包括基极、发射极和集电极；

第一上拉电路，与三极管的基极相连接；

第二上拉电路，与三极管的发射极相连接，所述第二上拉电路的输出端对应为第一信号端；

第三上拉电路，与三极管的集电极相连接，所述第三上拉电路的输出端对应为第二信号端；以及

二极管，所述二极管的正极连接三极管的发射极，所述二极管的负极连接三极管的集电极；

为所述第一上拉电路和所述第二上拉电路连接同一个第一电源，所述第三上拉电路连接第二电源。

为了加快三极管导通和截止，还包括电容，所述电容的两端分别连接在三极管的基极和第一电源。

所述第一上拉电路包括第一上拉电阻，所述第一上拉电阻与电容相串联。

进一步地，所述第一上拉电阻的阻值取值范围为：10kΩ～30kΩ。

为实现第二信号端的信号上拉，所述第二上拉电路包括第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的一端与第一电源相连接，所述第二上拉电阻的另一端与三极管的发射极相连接。

进一步地，所述第二上拉电阻的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ。

为实现第二信号端的信号上拉，所述第三上拉电路包括第三上拉电阻，所述第三上拉电阻的一端与第二电源相连接，所述第三上拉电阻的另一端与三极管的集电极相连接。

进一步地，所述第三上拉电阻的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ。

优选地，所述三极管为NPN三极管。

优选地，所述第一电源的电压为1.8V，所述第二电源的电压为3.3V。当然该第一电源和第二电源的电压值根据实际需要可调整。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过三极管的基极、发射极和集电极分别连接第一上拉电路、第二上拉电路和第三上拉电路，以控制三极管的导通或截止，从而能实现第一信号端和第二信号端之间的电平转换；并通过二极管实现第一信号端和第二信号端之间信号的双向传输。因此该电路简单，易实现，成本低且能避免MOS管的使用特征性，使用范围广。

附图说明

图1为本实用新型实施例中双向电平转换电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的双向电平转换电路包括三极管V1、第一上拉电路1、第二上拉电路2、第三上拉电路3和二极管VD1。

其中，三极管V1包括基极、发射极和集电极；第一上拉电路1与三极管V1的基极相连接；第二上拉电路2与三极管V1的发射极相连接，第二上拉电路2的输出端对应为第一信号端SDA1；第三上拉电路3与三极管V1的集电极相连接，第三上拉电路3的输出端对应为第二信号端SDA2；二极管VD1的正极连接三极管V1的发射极，二极管VD1的负极连接三极管V1的集电极；第一上拉电路1和第二上拉电路2连接同一个第一电源VCC，第三上拉电路3连接第二电源VDD，该第一电源VCC和第二电源VDD即为第一信号端SDA1和第二信号端SDA2需要双向转换的电平。本实施例中第一电源VCC的电压为1.8V，第二电源VDD的电压为3.3V。当然，也可以根据实际需要设置成不同的电压值。

如图1所示，还包括用于加快三极管导通和截止，提高传输速率的电容C1，电容C1的两端分别连接在三极管V1的基极和第一电源VCC。本实施例中，三极管V1为NPN三极管。

本实施例中，第一上拉电路1包括第一上拉电阻R4，第一上拉电阻R4与电容C1相串联；第二上拉电路2包括第二上拉电阻R2，第二上拉电阻R2的一端与第一电源VCC相连接，第二上拉电阻R2的另一端与三极管V1的发射极相连接；第三上拉电路3包括第三上拉电阻R3，第三上拉电阻R3的一端与第二电源VDD相连接，第三上拉电阻R3的另一端与三极管V1的集电极相连接。其中第一上拉电阻R4的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ；第二上拉电阻R2的阻值取值范围为：10kΩ～30kΩ；第三上拉电阻R3的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ。如图1中，第一上拉电阻R4、第二上拉电阻R2和第三上拉电阻R3的阻值分别为20kΩ、10kΩ和10kΩ。

以本实施例中1.8V与3V的电平转换要求对上述的双向电平转换电路进行说明，本实施例中的双向电平转换电路工作原理为：

1、第一信号端SDA1→第二信号端SDA2

第一信号端SDA1输入高电平(1.8V)时，三极管V1截止，第二信号端SDA2被第三上拉电阻R3上拉到3.3V，所以第二信号端SDA2输出高电平(3.3V)；

第一信号端SDA1输入低电平(0V)时，三极管V1导通，第二信号端SDA2经三极管V1流到第一信号端SDA1，由于第一信号端SDA1为低电平，所以第二信号端SDA2也输出低电平(0V)；

2、第二信号端SDA2→第一信号端SDA1

第二信号端SDA2输入高电平(3.3V)时，三极管V1的基级和发射极都是1.8V，所以三极管V1处于截止状态，第一信号端SDA1被上拉到1.8V，所以第一信号端SDA1也是输出高电平(1.8V)；

第二信号端SDA2输入低电平(0V)时，三极管V1还是截止，但是通过把二极管VD1并联在三极管V1的发射极和集电极，此时第一信号端SDA1通过二极管VD1导通到第二信号端SDA2，所以第一信号端SDA1输出低电平。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双向电平转换电路，其特征在于：包括：

三极管(V1)，包括基极、发射极和集电极；

第一上拉电路(1)，与三极管(V1)的基极相连接；

第二上拉电路(2)，与三极管(V1)的发射极相连接，所述第二上拉电路(2)的输出端对应为第一信号端(SDA1)；

第三上拉电路(3)，与三极管(V1)的集电极相连接，所述第三上拉电路(3)的输出端对应为第二信号端(SDA2)；以及

二极管(VD1)，所述二极管(VD1)的正极连接三极管(V1)的发射极，所述二极管(VD1)的负极连接三极管(V1)的集电极；

所述第一上拉电路(1)和所述第二上拉电路(2)连接同一个第一电源(VCC)，所述第三上拉电路(3)连接第二电源(VDD)。

2.根据权利要求1所述的双向电平转换电路，其特征在于：还包括电容(C1)，所述电容(C1)的两端分别连接在三极管(V1)的基极和第一电源(VCC)。

3.根据权利要求2所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第一上拉电路(1)包括第一上拉电阻(R4)，所述第一上拉电阻(R4)与电容(C1)相串联。

4.根据权利要求3所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第一上拉电阻(R4)的阻值取值范围为：10kΩ～30kΩ。

5.根据权利要求1所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第二上拉电路(2)包括第二上拉电阻(R2)，所述第二上拉电阻(R2)的一端与第一电源(VCC)相连接，所述第二上拉电阻(R2)的另一端与三极管(V1)的发射极相连接。

6.根据权利要求5所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第二上拉电阻(R2)的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ。

7.根据权利要求1所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第三上拉电路(3)包括第三上拉电阻(R3)，所述第三上拉电阻(R3)的一端与第二电源(VDD)相连接，所述第三上拉电阻(R3)的另一端与三极管(V1)的集电极相连接。

8.根据权利要求7所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第三上拉电阻(R3)的阻值取值范围为：1kΩ～15kΩ。

9.根据权利要求1～8任一项所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述三极管(V1)为NPN三极管。

10.根据权利要求9所述的双向电平转换电路，其特征在于：所述第一电源(VCC)的电压为1.8V，所述第二电源(VDD)的电压为3.3V。

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