在电路设计中,电平转换电路是不可缺少的部分。在供电方面,除了系统供电以外,其他很多情况都是需要通过电平转换电路,来得到我们所需的电压。同时电平转换这方面的电路也是五花八门,其中就有用到MOS管的案例。本文讲解MOS管在电平转换电路中的应用。
双向level shift
此电路属于IIC电平转换电路。主要采用的是NMOS管。分别串接在时钟和数据信号线上。为了方便,介绍一下SCL这一根线上的电平转换。
作为时钟线,无非就是要么低电平,要么高电平。
所以呢,此线路共分为四种情况。
1.左端被拉低即为低电平,Vgs=3.3V。
此时MOS管导通,右边的信号也呈低电平状态。
2.左端被拉高即为高电平。Vgs=0V。
此时MOS管截止,MOS管未导通。左端依旧是高电平,处于5V.
线路上呈现,左端为3.3V,右边为5V.即形成3.3V转5V的电平转换状态。
3.右端被拉低即为低电平
此时MOS管的二极管导通,此时左端也呈低电平状态。
4.右端被拉高即为高电平时。
此时MOS管截止,左端为高电平3.3V。
线路上呈现,左端为3.3V,右边为5V.,即形成5V转3.3V的电平转换状态。
电路设计注意事项
1.MOS管选择增强耗尽型的NMOS管。
2.NMOS管,左右两端可调,但S极电压永远小于G极电压。
3.MOS管导通电压Vgs(th)要略小于level shift左端电平值。
4.IIC的选择速率不同,对MOS管的开关时间有要求。数据从左边到右边有个时间差。这个时间一方面受MOS管的关闭时间参数影响,另一方面受总线的容抗+上拉电阻的影响(RC时间常数)。最常见的是I2C传输速率为400kbit/s.即1bit的传输时间为2.5us,MOS管在选择时,其开关时间也要小于这个数值。否则的话,在这2.5us之内,1位数据的传输可能无法满足时序的要求,导致通讯失败。
除此在外,MOS管在做3.3V转5V的电平转换电路上,还有如下,也是一种最常见的方法。
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