CN2596439Y - I2c总线电平匹配器电路 - Google Patents

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程久明
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Abstract

实用新型提供一种I2C总线电平匹配器电路，其特点是：NPN三极管D1的发射极和另一NPN三极管D2的集电极连接，并连接到电阻R1的一端A，电阻R1的另一端接电源E1，NPN三极管D1的集电极和另一NPN三极管D2的发射极连接，并连接到电阻R3的一端B，电阻R3的另一端接电源E2，三极管D1、D2的基极分别通过电阻R2、R4连接到电源E1，A端和B端是信号输入或输出端口。使各种不同供电电压的器件在I2C总线上能够实现互连互通，既实现双向传输，又实现电平的转换，而且，成本远低于目前同样功能的器件。

Description

I2C总线电平匹配器电路
技术领域
本实用新型属于计算机硬件应用领域，是一种总线电平匹配器，具体说是一种I2C总线电平匹配器电路。
背景技术
I2C(Inter-IC)总线是一种计算机内部总线，10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据，在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象，每个器件都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)，又是发送器(或接收器)，这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类：控制量决定该调整的类别(如对比度、亮度等)及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条I2C总线上，却彼此独立，互不相关。
目前I2C总线技术在各种品牌、型号的新型彩电中得到了广泛应用。只需2条总线即可对电视的所有功能进行控制，使整机功能更完善，并使机器具有自检功能，能利用遥控器进行故障检修和调整。它的应用改变了原来电视机中使用半可调电位器或开关进行调整的模式，避免了电位器因氧化造成接触不良的故障，降低了故障率，提高了可靠性。另一方面I2C总线的应用也减化了电路结构。
但是现在的集成电路为了降低功耗以及工艺上的考虑，越来越多的采用低电压供电，如3.3V、2.5V等，这样其I2C的电平就和很多常用5V供电的IC器件产生了互联的冲突。由于I2C的双向传输特性，就决定了不能用简单的单只三极管的截止和导通来进行电平转换，因为它没有双向传输能力。当然，有很多集成电路可以实现双向电平转换，但其成本都偏高。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种I2C总线电平匹配器电路，使各种不同供电电压的器件在I2C总线上能够实现互连互通，既实现双向传输，又实现电平的转换，而且，成本远低于目前同样功能的器件。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种I2C总线电平匹配器电路，其特征在于：NPN三极管D1的发射极和另一NPN三极管D2的集电极连接，并连接到电阻R1的一端A，电阻R1的另一端接电源E1，NPN三极管D1的集电极和另一NPN三极管D2的发射极连接，并连接到电阻R3的一端B，电阻R3的另一端接电源E2，三极管D1、D2的基极分别通过电阻R2、R4连接到电源E1，A端和B端是信号输入或输出端口。
所述的电源E1的值小于电源E2的值。
所述的NPN三极管D1和NPN三极管D2是集成芯片2SC1815。
本实用新型的优点和积极效果是：采用两个普通的三极管和3个电阻，通过简单的电路连接既实现了I2C总线上信号的双向传输，又实现了电平的转换，而且成本低，易推广。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
参见图1，本实施例中，三极管D1、D2采用普通的集成芯片2SC1815，电源E1、E2分别是I2C总线电源和总线上挂接的器件的供电电源，电路的工作原理是利用三极管的发射极、集电极与基极电平的比较来实现电平匹配。
电路的具体工作过程如下：
当A端为3.3V(E1＝3.3V)的I2C，B端接5V(E2＝5V)器件时。三极管D1和D2的基极都采用3.3V的偏置。
当信号由A端向B端传输时，A端有两种状态，即高或低，当A端为高时，D1集电极的电位和基极相同，基极电位小于发射极电位(5V)，所以D1不导通，D2发射极电位和基极相同，D2不导通，所以B端为5V，即高电平。当A端为低时，D1集电极的电位为低，所以D1不导通，D2发射极电位为低，基极为3.3V，集电极为5V，D2导通，所以B端的电平等于A端，即为低。以上分析可知，当信号由A端向B端传输时，A端为高时，B端为高电平：A端为低时，B端的电平也为低，实现了同步传输。
当信号由B端向A端传输时，也有两种状态，当B端的电平为高时，集电极的电位和基极相同，基极电位小于发射极电位(5V)，所以D1不导通；D2发射极电位和基极相同，D2不导通，所以，A端仍为3.3V，即高电平。当B端为低电位时，D2发射极的电位为3.3V，基极为3.3V，集电极为0V，D2不导通；D1集电极电位为3.3V，基极为3.3V，发射极为0，D1导通，所以B端的电平等于A端，即为低。以上分析可知，当信号由B端向A端传输时，B端为高时，A端为高电平，B端为低时，A端的电平也为低，实现了同步传输。
综合以上原理，信号既实现了双向的传输，又实现了电平的转换，达到了预想的效果，而且成本很低。推荐元器件参数如下：
R1＝1K，R2＝47K，R4＝47K，R3＝10K，D1、D2采用集成芯片2SC1815。
D1、D2也可以采用普通NPN三极管，电源E1、E2的值根据采用的I2C总线电平和总线上挂接的器件的供电电源而定，在上述电路中E1的值小于E2的值。

Claims (3)

1、一种I2C总线电平匹配器电路，其特征在于：NPN三极管D1的发射极和另一NPN三极管D2的集电极连接，并连接到电阻R1的一端A，电阻R1的另一端接电源E1，NPN三极管D1的集电极和另一NPN三极管D2的发射极连接，并连接到电阻R3的一端B，电阻R3的另一端接电源E2，三极管D1、D2的基极分别通过电阻R2、R4连接到电源E1，A端和B端是信号输入或输出端口。
2、按照权利要求1所述的I2C总线电平匹配器电路，其特征在于：所述的电源E1的值小于电源E2的值。
3、按照权利要求1或2所述的I2C总线电平匹配器电路，其特征在于：所述的NPN三极管D1和NPN三极管D2是集成芯片2SC1815。
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