这几个通讯电平转换电路，你用过哪些？

嵌入式ARM 2023-01-06 12:00

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今天给大家分享几个通讯电平转换电路。

有初学者问：什么是电平转换？举个例子，比如下面这个电路：

单片机的工作电压是5V，蓝牙模块的工作电压是3.3V，两者之间要进行通讯，TXD和RXD引脚就要进行连接，3.3V对于单片机来说已经算是高电平了，两者之间直接连接来使用也是可以进行通信的。

但是，为了提高通讯的稳定性，特别是两个器件电压相差比较大时，比如有些芯片工作电压是1.8V，就会导致两者之间无法正常通讯、5V的高电平对1.8V芯片造成损坏等问题，所以，通讯电平转换是非常有必要的。

1、二极管电平转换电路（单向传输）

该电路由二极管和电阻组成，电路使用的元件比较少，电路比较简单。二极管最好使用肖特基二极管，因为肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点。

如果需要的是1.8V，就把电源换成1.8V的。

当5V电路中的TXD1发送高电平时（图中的H表示输出的是高电平，TP表示该测试点的电压），二极管正极电压比负极电压低，二极管截止，所以RXD2被电阻上拉为高电平（3.3V）。

当5V电路中的TXD1发送低电平时（图中的L表示输出的是低电平），二极管导通，所以RXD2接收到的是低电平（0.3V）。

当3.3V电路中的TXD2发送低电平时，二极管导通，RXD1接收到的是低电平（0.3V）。

需要注意的是，当3.3V电路中的TXD2发送高电平时，二极管也是导通的，RXD1接收到的是高电平（3.6V左右）。

该电路优点是电器简单，缺点是当3.3V电路发送高电平时，5V电路收到的高电平并不是5V，并且这个电路只适用于单向通讯的场合，发送端和接收端不可以互换来使用。

2、三极管电平转换电路（单向传输）

该电路由三极管和电阻组成，其实就是模电里学的共射放大电路。如果你对三极管的三种工作状态还不太了解，可以参考文章：

对于三极管3种工作状态的理解，我只能帮你到这了！

当5V电平转3.3V电平时，TXD1发送高电平（5V），第1个三极管导通，其集电极电位为低电平，第2个三极管基极也为低电平，第2个三极管截止，其集电极电位（RXD2）被上拉为高电平（3.3V）。

当TXD1发送低电平时，第1个三极管截止，其集电极电位被电阻上拉为高电平（3.3V)，第2个三极管基极也为高电平，第2个三极管导通，其集电极电位（RXD2）为低电平。

当3.3V电平转5V电平时，TXD2发送低电平，第1个三极管截止，其集电极电位被上拉为高电平，第2个三极管基极也为高电平，第2个三极管导通，其集电极电位（RXD1）为低电平。

当TXD2发送高电平（3.3V）时，第1个三极管导通，其集电极电位为低电平，第2个三极管基极也为低电平，第2个三极管截止，其集电极电位（RXD1）被电阻上拉为高电平（5V）。

如果可以接受反相的信号，可以去掉电路中一个三极管，电路会简单一些，如下图所示。

需要注意的是，上面由三极管组成的电平转换电路只适用于单向传输信号的场合，并且信号的波特率不能太高。

3、MOS管电平转换电路（可双向传输）

该电路由MOS管和电阻组成，可以支持信号的双向传输。如果你对MOS管的工作状态还不太了解，可以参考文章：

MOS场效应管基本知识

当5V电平转3.3V电平时，5V电路发送高电平，MOS管截止，S极（3.3V电路）被电阻上拉为高电平（3.3V）。

当5V电路发送低电平时，MOS管导通，S极（3.3V电路）为低电平。

当3.3V电平转5V电平时，3.3V电路发送高电平（3.3V），MOS管截止，D极（5V电路）被电阻上拉为高电平（5V）。

当3.3V电路发送低电平时，MOS管导通，D极（5V电路）为低电平。

上面MOS管电路组成的电平转换电路可支持信号的双向传输。

除了上面介绍三种电路可以实现通讯电平转换外，也可以使用专用的通讯电平转换芯片来实现转换，使用芯片相对前面成本要高，芯片有很多，这里就不一一介绍了。

END

来源：电子电路

版权归原作者所有，如有侵权，请联系删除。

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