3.3V供电DSP和5V信号转换
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当你使用3.3V的单片机的时候,电平转换就在所难免了,经常会遇到3.3转5V或者5V转3.3V的情况,这里介绍一个简单的电路,他可以实现两个电平的相互转换(注意是相互哦,双向的,不是单向的!).电路十分简单,仅由3个电阻加一个MOS管构成,电路图如下:
(原文件名:3.3-5V转换.jpg)
上图中,S1,S2为两个信号端,VCC_S1和VCC_S2为这两个信号的高电平电压.另外限制条件为: 1,VCC_S1<=VCC_S2.
2,S1的低电平门限大于0.7V左右(视NMOS内的二极管压降而定).
3,Vgs<=VCC_S1.
4,Vds<=VCC_S2
对于3.3V和5V/12V等电路的相互转换,NMOS管选择AP2306即可.原理比较简单,大家自行分析吧!此电路我已在多处应用,效果很好.
对这个电路测试了下,MOS管采用的是2N7002小信号NMOS,输入电容很小的,大概几十pF。
下面是电路及实物
测试主要是对3.3向5V转换,下面奉上测试波形图。
115KHz波形,这个是频率是常用串口较高的波特率
400KHz,高速IIC通信的时钟频率
简单实用的双向电平转换电路(非常实用!)3.3V-5V 0
3 / 4
1MHz ,波形上升太慢了
4MHz ,已经不能输出5V 的电平了。
5v转3.3v最简单的办法
转换 5V 到 3.3V 主要有两种办法:
1、使用一款 5V 至 3.3V 的电源转换模块。
市面上一般有许多种型号,采用同步变压器或单片机控制,从而有精度较高的输出电压,并具有短路保护、过流保护以及过温保护等功能,大多数都可以实现输出电压的范围调整,例如 3.2V~3.3V 等,是一种可靠性较高的转换办法。
2、使用模块或降压电路。
常见的 5V 转 3.3V 的电路比较多,可以采用稳压电路来实现,例如双极稳压器种类的电路,常用的是 LM1117-3.3V,它在固定 3.3V 电压输出的同时,也可增加整流和短路保护功能,可以更快更容易地将 5V 转 3.3V 。
还可以采用调节斜率输出电压的方法,以满足不同工作电压情况下的输出功率,电路结构也比较简单,可以采用滤波元件或机械降压形式。
标题:深入解析5v和3.3v电平转换电路直接串电阻1. 介绍电子产品中存在着不同电平之间的通信和数据传输问题,比如5v和3.3v之间的转换。
本文将深入探讨5v和3.3v电平转换电路中直接串电阻的原理和应用,帮助读者更好地理解和应用这一技术。
2. 原理与概念解析在5v和3.3v电平转换电路中,直接串电阻起到了重要的作用。
通过串联不同阻值的电阻,可以实现5v和3.3v之间的电平转换,从而使它们能够在不同电平系统中进行通信和数据传输。
3. 电路设计与实现在实际的电路设计中,直接串电阻的选择需要根据具体的电平转换需求和电路特性进行合理搭配。
通常情况下,我们需要结合输入输出电路的特性、电压范围和电流要求等因素来选择合适的电阻数值和串联方式。
4. 优缺点分析直接串电阻作为5v和3.3v电平转换电路的一种实现方式,具有简单、成本低廉的优点。
但是在一些场景下,由于电路的灵敏度要求和功耗考量,可能会对其进行优化或者选择其他更适合的电平转换方案。
5. 应用与展望在各种嵌入式系统和传感器设备中,5v和3.3v电平转换电路直接串电阻的应用非常广泛。
未来随着技术的发展,我们可以预见到更多更高效的电平转换器件和方案的出现,以满足不断变化的电子产品需求。
结语通过本文的深入解析,相信读者对5v和3.3v电平转换电路中直接串电阻的原理和应用有了更深入的了解。
电子技术的发展日新月异,我们需要不断学习和探索,以应对不断变化的需求和挑战。
6. 相关技术发展电子产品的快速发展,促进了电平转换技术的不断创新和改进。
除了直接串电阻的实现方式外,现在市面上还出现了许多更为高效的电平转换器件,比如双向电平转换器芯片、逻辑电平转换器等。
这些新技术在尺寸、速度和功耗等方面都有着更好的表现,为不同电平系统的通信和数据传输提供了更多选择。
7. 优化方案及适用场景与直接串电阻相比,新型电平转换器件具有更为完善的特性,能够满足更为复杂和严苛的电路需求。
特别是在对电路灵敏度和功耗有较高要求的场景下,优化方案和新型转换器件更能够发挥其优势。
3.3V转5V的双向电平转换电路说说所有的电平转换方法,你自己参考~(1) 晶体管+上拉电阻法就是一个双极型三极管或MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。
(2) OC/OD 器件+上拉电阻法跟1) 类似。
适用于器件输出刚好为OC/OD 的场合。
(3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V)凡是输入与5V TTL 电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V 电平转换。
——这是由于3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。
廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列(那个字母T 就表示TTL 兼容)。
(4) 超限输入降压法(5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...)凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。
这里的"超限"是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。
例如,74AHC/VHC 系列芯片,其datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V",如果采用3.3V 供电,就可以实现5V→3.3V 电平转换。
(5) 专用电平转换芯片最著名的就是164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。
这是最通用的电平转换方案,但是也是很昂贵的(俺前不久买还是¥45/片,虽是零售,也贵的吓人),因此若非必要,最好用前两个方案。
(6) 电阻分压法最简单的降低电平的方法。
5V电平,经1.6k+3.3k电阻分压,就是3.3V。
(7) 限流电阻法如果嫌上面的两个电阻太多,有时还可以只串联一个限流电阻。
某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,保证输入保护电流不超过极限(如74HC 系列为20mA),仍然是安全的。
5V电平信号与3.3V电平信号转换问题及方法(转载)2010-04-21 21:04现在低压、低耗器件越来越多,3.3v、2.1v电平信号越来越常见。
这就存在了一个电平转换问题。
当然很多时候都不需要转化,一些器件具有较大的包容性。
具体能不能包容多种电平需要查看IC手册。
如果能容忍其相异的电压,就不需要交转换单元了。
加上转换电路肯定会对通信速度、稳定性有所限制。
转化前要注意两个地方。
1、ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS这个是保证IC安全、健康的限制参数,应用连接时千万别超过这个范围。
比如:DVDD(模拟电源)对DGND(模拟地)电压范围是 -0.3V到+6.0V ;数字I/O口电压对地电压范围是 -0.3V到+vdd+0.3V 。
2、需不需要电平信号转换单元就看下面这个参数:可见这个IC的数字逻辑输入低电平门限<0.7V(3.3V情况);高电平门限>2V(3.3V 情况);当然这些参数都是限制在ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS的。
下面转入正题,看看电平转换方法。
1、较低电平转较高电平(比如3.3V转5V):“低”接较低电平信号;“高”接较高电平信号。
两个晶体管,保证两端信号极性一致。
2、较高电平转较低电平(比如5转3.3V):分析:当“高”处(+5V电平信号)输出为逻辑1,二极管截至(相当于断开),低处被上拉到约+3.3V。
当“低”处(+5V电平信号)输出为逻辑0,二极管导通,理想情况“低”处导通到0电压,实际“低”处电压是二极管导通压降(0.7V左右,如果觉得高,可以使用肖特基二极管,肖特基二极管管压降小)。
有一些电平信号转换可以采用比较器,我以前在一个比较器手册上看过这种应用,也十分方便,就是成本有些高。
我听一些网友说,可以在不同电平信号之间串一个小电阻解决问题。
我也这样试过(3.3V的cyclon2与5V的单片机通信),好像能正常使用,不过总感觉不太安稳,呵呵。
求3.3V转5V电平转换—FPGA实用??话说最近用FPGA控制步进电机,因为电机的驱动芯片的控制信号等都是5V供电,FPGA输出的最高电压是3.3V,必须进行电平转换才能正常工作,同时也是对FPGA的保护,毕竟FPGA板子不便宜。
因为要控制两个电机,还有反馈,所以需要很多路,没有选择上拉电阻的方案,电路用的是74LVC4245A 芯片,是一款贴片芯片。
双向、8路、电平可控。
使用很简单。
就是要把贴片的芯片放到我的DIP的电路板上有点麻烦,不过还好,很省地方。
下面是网上收集的其他3.3V <---> 5V 的方法:电平转换晶体管+上拉电阻法就是一个双极型三极管或MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。
(2) OC/OD 器件+上拉电阻法跟 1) 类似。
适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。
(3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V)凡是输入与5V TTL 电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V 电平转换。
——这是由于3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而 CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。
廉价的选择如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列 (那个字母 T 就表示 TTL 兼容)。
(4) 超限输入降压法(5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...)凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。
这里的'超限'是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制 (改变了输入级保护电路)。
例如,74AHC/VHC 系列芯片,其datasheets 明确注明'输入电压范围为0~5.5V',如果采用 3.3V 供电,就可以实现5V→3.3V 电平转换。
(5) 专用电平转换芯片最著名的就是164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。
3.3V供电DSP和5V信号转换DSP 输入引脚的接口问题DSP 输入引脚有时有内部推拉电路。
这些电路在一定的VCC 下达到了理想的电流输出。
内部电路它们不会影响到阻抗匹配(RC 时间常数固定),它们会影响偏置电流。
在进行偏置电流计算前请核查器件的数据手册中的引脚的推拉信息和额定电流。
下面的例子为了简化讨论并没有介绍内部推拉电路。
一、5V 的TTL 输出到3.3V 的COMS 输入在最大电源电压是5.25V 时,TTL 输出高电平oh V 在额定电流下是典型的3.4V,并且没有负载时是4.05V。
3.3V 供电DSP 能承受的输入电压VOL是Vcc +0.3V。
于是我们考虑最坏情况的不同电压在这些器件之间,我们设定V cc3 = 3.0v ,因此最大的差别逻辑高电压是0.75v。
如是你想限制电流在75uA,然后放置10K 的电阻在TTL 输出到COMS输入就足够了。
这些将产生一个很小的典型的大约10K*5PF=50ns 的RC 时延。
这个时延应当被忽略,除了可能是CAN 接收器,它服从一个最大的round-trip time.。
高电阻的值可以进一步限制电流的值下降。
然而,当电阻的值上升时,时延变得更长和噪声变得更糟。
这个接口电路如下关于5VTTL 到3.3VCOMS 可以使用,如果电流的限制需要重点考虑的话。
二、5V 的COMS 输出到3.3V 的DSP 的COMS 输入同样,5V 的COMS OH V 是典型的5.25V 在没有负载下和5.25V 供电下。
最大的差别逻辑高电压是1.95v,那是一个更加困难的问题,在这种情况下,你需要添加一个电阻分压系统如下图,以致于一个5.25V 的信号电压加于DSP 的输入引脚就像3.0V 一样。
由于这个分压系统是于参考地,一个0V 信号出现在DSP 的输入引脚上就像0V 一样。
并且一个10K 的电源阻抗就可以达到可以接受的时间常数,你可以为这个分压系统选择两个电阻R 1 = 18K 和R 2 = 22K,使用这些值,外围器件的5.25V 输出电压到DSP 的COMS 输入引脚会变成2.9V,输出电流oh I 将被限制在130uA,并且通过DSPCOMS 输入引脚的阻抗将达到900 欧。
33v转5v电平转换电路
33V转5V电平转换电路是一种电路设计,主要用于将高电平转换为低电平。
在实际应用中,我们常常需要使用不同的电压进行通讯和控制。
例如,某些传感器输出的信号电平为33V,而微处理器或其他控制器所需要的信号电平通常为5V。
因此,我们需要一种电路来完成这种转换。
该电路的基本原理是使用三个电阻器组成电压分压器,将33V 的高电平分压为5V的低电平。
具体而言,我们可以将两个电阻器串联在33V的输入电路上,将另一个电阻器与地相连,然后通过将这三个电阻器连接到一个运算放大器的负输入端口,来将电压信号转换为5V的低电平输出。
除了电阻器和运算放大器,该电路还可以包括其他组件,例如电容器和稳压器,以确保电路的稳定性和可靠性。
例如,使用电容器可以帮助滤除电压噪声和其他干扰,从而提高电路的性能和精度。
使用稳压器则可以确保电路输出的电压稳定,不受输入电压变化的影响。
总之,33V转5V电平转换电路是一种实用的电路设计,可以帮助我们在不同电压之间实现通讯和控制。
通过合理的电路设计和组成,我们可以实现高效、稳定和可靠的转换功能,从而满足不同应用场景的需求。
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mos 3.3v转5v电平转换电路摘要:一、电平转换电路简介1.电平转换的概念2.电平转换电路的作用二、3.3v 转5v 电平转换电路设计1.电平转换器的工作原理2.3.3v 转5v 电平转换器的选择3.电路连接方式和注意事项三、电平转换电路应用1.常见应用场景2.实际应用案例四、电平转换电路的优缺点1.优点2.缺点正文:一、电平转换电路简介电平转换电路是一种将不同电压等级的信号进行转换的电路,常见的有3.3v 转5v 电平转换电路。
电平转换电路在电子设备中有着广泛的应用,主要作用是将不同电压等级的信号进行匹配,以便进行信号传输和处理。
通过电平转换,可以实现不同电压等级设备之间的通信,提高系统的兼容性和可靠性。
二、3.3v 转5v 电平转换电路设计1.电平转换器的工作原理电平转换器是一种能够实现不同电压等级信号转换的电子元件,其工作原理主要是通过控制开关器件的开关时间,实现输入电压与输出电压之间的能量传递。
在3.3v 转5v 电平转换电路中,电平转换器将3.3v 的输入电压转换为5v 的输出电压。
2.3.3v 转5v 电平转换器的选择在设计3.3v 转5v 电平转换电路时,需要选择合适的电平转换器。
根据实际应用需求,可以选择不同类型的电平转换器,如线性稳压器、开关稳压器等。
在选择过程中,需要考虑电平转换器的转换效率、输出电压稳定性、负载电流能力等因素。
3.电路连接方式和注意事项在设计3.3v 转5v 电平转换电路时,需要合理连接电平转换器与输入、输出负载。
通常情况下,电平转换器输入端连接3.3v 电压,输出端连接5v 电压。
在连接过程中,需要注意以下几点:- 确保输入、输出电压与电平转换器的输入、输出电压范围相匹配。
- 合理布局电路,尽量减小电路寄生参数对性能的影响。
- 考虑电路的散热问题,确保电平转换器在稳定工作范围内。
三、电平转换电路应用1.常见应用场景3.3v 转5v 电平转换电路在电子设备中有着广泛的应用,如微控制器、传感器、通信设备等。
一、3.3V信号转5V信号二、5V信号转3.3V信号一、3.3V信号转5V信号1、采用MOSFET如图1所示,电路由一个N沟道FET和一个上拉电阻构成。
在选择R1的阻值时,需要考虑输入的开关速度和R1上的电流消耗。
当R1值较小时,可以提高输入开关速度,获取更短的开关时间,但却增大了低电平时R1上的电流消耗。
图1,采用MOSFET实现3V至5V电平转换2、采用二极管钳位如图2所示,由于3.3V信号的低电平一般不高于0.5V,当3.3V系统输出低电平时,由于D1的钳位作用,使得5V输出端会得到0.7V~1.2V的低电压,低于ADM3251E的最高不超过1.5V的低电平阈值。
当3.3V系统输出高电平时,由于D2的钳位作用,使5V输出端会得到约4V的高电平电压,高于ADM3251E的最低不低于3.5V的高电平阈值。
图2,采用二极管实现3V至5V电平转换3、采用三极管如图3所示,当3.3V系统高电平信号输入时,Q1导通,Q2截止,在5V输出端得到5V电压。
当3.3V系统低电平信号输入时,Q1截止,Q2导通,在5V输出端得到低电平。
此电路同样也适用于5V转3V的情况,只要将上拉的电压换成3.3V即可。
图3,采用三极管实现3V至5V电平转换以上三种方法比较简单,能够很方便的实现电平转换,但对传输速率有一定的限制,对于9600,19200等常用传输速率,使用这些方法没有问题。
也可以采用电压比较器、运算放大器或OC门芯片74HC05来实现3V 至5V的电平转换。
对于高于100K传输速率的应用,我们可采用一些专门的电平转换芯片,如74LVX4245、SN74LVC164245、MAX3370等,但这些芯片价格偏高。
当然,我们也可以采用ADUM1201搭配DC-DC隔离电源模块和RS-232收发器的分立隔离方案,ADUM1201不但能对信号进行隔离,还能够在隔离信号的同时方便的实现3V至5V的电平转换。
二、5V信号转3.3V信号一些3.3V供电的控制芯片能够承受5V的输入电压,但更多的控制芯片只能接受3.3V的输入信号,因此需要将ADM3251E的Rout引脚输出5V信号转为3.3V电平信号。
5V3.3V电平转换问题5V 3.3V电平转换问题总结在5V和3.3V芯⽚与模块之间经常要使⽤到电平之间的转换,现总结如下。
1、问题来源常⽤电平类型包括5V-CMOS、5V-TTL、3.3V-LVCMOS、3.3V-LVTTL,这四种电平允许输⼊和输出的最⼤、最⼩⾼低电平阈值有所差异,因此,在连接时,有时需要进⾏相应的电平转换以使输⼊和输出之间的电平匹配。
如下表所列是常⽤的上述四种电平⾼低电平阈值,需要注意的是,不同的芯⽚⼚商在制造时,上述值有所差异,具体以芯⽚的数据⼿册为准,以下表格中数值参照Texas InstrumentO=OUTPUT,I=INPUT,VOH(min)表⽰:输出在此值~VCC之间,均为⾼电平,其他依次类似。
假如,有⼀个3.3V-LVTTL器件,输出的⾼电平,且⾼电平值为2.4V,送到⼀个5V-CMOS 器件,对5V-CMOS,仅3.5V以上才能识别为⾼电平,⽽2.4V电平属于⾼低中间未知的⼀个电平范围之内,因此,不能保证其能够被准确的识别为⾼电平,在这种情况下,需要进⾏电平转换。
同时,对于3.3V器件,由于其引脚⼤多数情况下⽆法耐受5V的电压,因此,也需要进⾏相应的电平转换。
2、5V器件——>3.3V器件这种情况⼤部分情况下是由于3.3V器件⽆法耐受5V电平,导致需要增加相应的转换电路。
在此部分中,5V器件统称为前级,3.3V器件统称为后级。
(1)电阻分压法:前级输出通过两个电阻(常取kΩ级别的)进⾏分压,分压后输出给后级。
操作较为简单,但需要注意某些应⽤:a)若分压电阻过⼤,会导致后级流⼊电流过⼩,不适合某些需要⼀定驱动能⼒要求的器件;b)若分压电阻过⼩,会导致功耗过⼤,不适合低功耗的应⽤,且前级引脚输出会等效存在⼀定的⼩阻值电阻,影响分压;c)不适合⾼速应⽤场合,后级输⼊引脚⼤多存在对地的分布电容,通过RC⽹络构成充电电路,会造成信号传输的延时,低速信号链中可不考虑。
在电子电路设计中,有时候需要将3.3V的信号转换成其他电平的信号,或者将其他电平的信号转换成3.3V的信号。
针对这个需求,可以使用电平转换芯片来实现。
以下将从两个方面探讨为什么需要使用电平转换芯片来处理3.3V信号。
1. 3.3V信号无法与5V设备直接兼容在电子设备中,常见的电平包括3.3V和5V。
然而,3.3V信号与5V设备直接兼容常常是一个问题。
当我们将3.3V的信号接入到5V的设备时,由于电平不匹配,可能会导致设备无法正常工作,甚至对设备造成损害。
为了解决这个问题,需要使用电平转换芯片将3.3V信号转换成5V信号,使得3.3V的信号可以与5V设备兼容并正常工作。
2. 3.3V信号需要与其他电平设备进行通信在一些场景下,3.3V的信号需要与其他电平的设备进行通信。
当一个系统中同时存在3.3V和5V的设备,并且它们需要进行数据交换时,就需要使用电平转换芯片来实现信号的转换。
通过电平转换芯片,可以实现3.3V信号和其他电平设备的正常通信,避免因电平不匹配而导致通信失败的问题。
总结起来,使用电平转换芯片来处理3.3V信号有以下原因:- 3.3V信号无法与5V设备直接兼容,需转换成5V信号- 3.3V信号需要与其他电平设备进行通信,需要转换成相应的电平信号对于需要处理3.3V信号的电子电路设计,考虑到电平兼容性和设备间的通信,通常需要使用电平转换芯片来处理3.3V信号,以确保系统的正常工作和稳定性。
在电子电路设计领域,3.3V信号的处理是一个常见且重要的问题。
在实际应用中,我们可能会面对各种需要处理3.3V 信号的情况,包括因信号电平不匹配而导致通信失败的问题,或者在不同电平设备之间进行数据交换的场景。
为了解决这些问题并确保系统的正常工作和稳定性,需要更深入地探讨为什么需要使用电平转换芯片处理3.3V信号的原因。
3.3V信号与5V设备的兼容性问题让我们更深入地探讨3.3V信号与5V设备之间的兼容性问题。
mos 3.3v转5v电平转换电路如何制作一个3.3V转5V电平转换电路1. 引言在电子设备中,常常需要不同电压之间的互联。
特别是在嵌入式系统设计中,经常需要将3.3V电平转换成5V电平。
本文将介绍如何制作一个3.3V 转5V电平转换电路,以满足这种需求。
2. 什么是电平转换电平转换是指将一个电压转换为另一个电压的过程。
在我们的例子中,我们需要将3.3V转换成5V。
这样可以确保电子设备之间的互操作性。
3. 设计电路为了将3.3V转换成5V,我们需要使用一些器件,如电压转换芯片、电阻器和电容器等。
以下是一个基本的电路设计示例:[插入电路示意图]4. 材料准备在制作电路之前,我们需要准备一些必要的材料和工具。
如下是我们需要的材料清单:- 3.3V电源- 5V电源- 电压转换芯片(如74HC04)- 电阻器(推荐使用1k欧姆)- 电容器(推荐使用0.1uF)- 面包板- 连线- 锡焊和焊锡5. 制作过程接下来,我们将一步一步地制作3.3V转5V电平转换电路。
步骤1:准备工作台首先,准备一个干净的工作台,确保上面没有任何杂物。
这样可以避免任何潜在的损坏和干扰。
步骤2:安装电压转换芯片将电压转换芯片插入面包板上。
确保芯片正确插入,并注意引脚的方向。
步骤3:插入电阻器接下来,插入两个1k欧姆的电阻器。
这些电阻器将用于限制电路中的电流流动,以确保电路的稳定性。
步骤4:插入电容器在电路的输入和输出之间,插入0.1uF的电容器。
这将有助于平滑电路中的电压波动,并提供电路的稳定性。
步骤5:连接电源连接3.3V电源和5V电源到电路的相应端口,确保极性正确。
步骤6:进行焊接使用焊锡和焊锡工具,将电路中的所有组件焊接在一起。
确保焊接点牢固且电路结构牢固。
步骤7:测试电路使用万用表或示波器等工具,测试电路的输出电压是否为5V。
如果是,则电路制作成功。
6. 总结通过本文,我们了解了如何制作一个3.3V转5V电平转换电路。
电平转换对于不同电压之间的互联是至关重要的,尤其在嵌入式系统设计中。
电平转换芯片3.3转5伏概述说明以及解释1. 引言1.1 概述电平转换芯片是一种常见的集成电路,用于将输入信号的电平转换为不同的输出电平。
在现代电子设备中,由于不同模块之间使用的工作电压可能不同,需要进行电平转换以确保正常通讯和数据传输。
特别是在3.3伏逻辑与5伏逻辑之间进行转换时,常常会用到3.3转5伏的电平转换芯片。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对3.3转5伏电平转换芯片进行概述和解释。
首先,在第2节中,我们将对电平转换芯片进行详细介绍,并解释其定义、原理以及常用类型和适用场景。
接着,在第3节中,我们将重点探讨具体的3.3转5伏电平转换芯片的工作原理,并解释其输入输出特性、工作模式以及转换效率分析。
随后,在第4节中,我们将通过选型考虑因素、典型设计方案介绍以及实际应用案例分析展示来深入探讨该芯片的设计和应用相关内容。
最后,在第5节中,我们将总结文章主要观点和结果,并对未来发展前景提出展望和建议。
1.3 目的本文的目的是全面介绍和解释3.3转5伏电平转换芯片的概述、工作原理以及设计和应用案例分析。
通过阅读本文,读者将能够了解电平转换芯片的基本知识,并掌握3.3转5伏电平转换芯片的工作原理和实际应用情况。
同时,本文也旨在为相关领域的研究人员和工程师提供参考和借鉴,以便在实际项目中选择合适的电平转换芯片并进行设计与应用。
2. 电平转换芯片概述:2.1 定义和原理:电平转换芯片是一种能够将不同电压等级之间进行转换的集成电路器件。
它通过内部的逻辑电路或晶体管技术,实现将输入信号的电平从一个电压等级转换为另一个电压等级。
常见的应用场景是将3.3伏(V)逻辑电平转换为5伏(V)逻辑电平,或者反过来。
这种转换主要基于两种原理:一种是使用门级晶体管逻辑实现,通常通过晶体管的开关操作来控制信号传输;另一种是利用CMOS工艺技术,在输入引脚上放置一个引线器,以控制输出信号。
无论使用哪种原理,该芯片都必须具备稳定、可靠、低噪声、高速率和较小功耗等特性。
3.3V转5V的双向电平转换电路说说所有的电平转换方法,你自己参考〜(i)晶体管+上拉电阻法就是一个双极型三极管或MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。
⑵OC/OD 器件+上拉电阻法跟1)类似。
适用于器件输出刚好为OC/OD的场合。
⑶74xHCT系列芯片升压(3.3V宀5V)凡是输入与5V TTL电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作 3.3V宀5V电平转换。
――这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而CMOS的输出电平总是接近电源电平的。
廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...)系列(那个字母T就表示TTL兼容)。
(4)超限输入降压法(5V T3.3V, 3.3V 宀 1.8V, ...)凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。
这里的"超限"是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。
例如,74AHC/VHC 系列芯片,其datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V", 如果采用3.3V供电,就可以实现5V T3.3V 电平转换。
(5)专用电平转换芯片最著名的就是164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。
这是最通用的电平转换方案,但是也是很昂贵的(俺前不久买还是Y 45/片,虽是零售,也贵的吓人),因此若非必要,最好用前两个方案。
⑹电阻分压法最简单的降低电平的方法。
5V电平,经1.6k+3.3k电阻分压,就是 3.3V。
⑺限流电阻法如果嫌上面的两个电阻太多,有时还可以只串联一个限流电阻。
某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,保证输入保护电流不超过极限(如74HC系列为20mA),仍然是安全的。
3.3v和5v双向电平转换芯片74LVC4245,8位电平转换74LVC4245A,8位双向NLSX4373,2位电平转换NLSX4014,4位电平转换NLSX4378,4位电平转换NLSX3018,8位电平转换max3002,8路双向TXB0104?(她好像有一个系列?0102?0104?0106?0108),ADG330874HCT245:三态输出的八路总线收发器SN74A VCH2T45SN74A VC16T245:具有可配置电压转换和 3 态输出的16 位双电源总线收发器SN74LVC2T45DCT:双位双电源总线收发器可配置电压转换和三态输出SN74LVC4245A:8位德州仪器宣布推出SN74LVC1T45、SN74LVC2T45、SN74A VC8T245及SN74A VC20T245四款新型双电源电平转换收发器。
该新品能够在 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 与5V 电压节点之间进行灵活的双向电平转换,而且可提供全面的可配置性。
如果采用A VC 技术,则每条轨可从1.4V 配置为3.6V;而采用LVC 技术时则可从 1.65V 配置为5.5V。
适用于便携式消费类电子产品、网络、数据通信以及计算应用领域。
日前,德州仪器(TI)宣布推出四款新型的双电源电平转换器--A VC1T45、A VC2T45、A VC16T245及A VC32T245,从而进一步扩展其电平转换产品系列。
这些转换器能够在互不兼容的I/O之间进行通信。
这四款器件均支持1.2V、1.5V、1.8V、2.5V与3.3V节点之间的双向电平转换。
在混合信号环境中,可以使用这些电压电平的任意组合,从而提高这些器件的灵活性。
1位A VC1T45与2位A VC2T45可根据需要在电路板上集成单或双转换器功能,而不是通过较高位宽的器件进行路由,这有助于简化电路板布线作业(board routing),可适用于便携式手持应用的转换要求。
3.3V供电DSP和5V信号转换
DSP 输入引脚的接口问题
DSP 输入引脚有时有内部推拉电路。
这些电路在一定的VCC 下达到了理想的电流输出。
内部电路它们不会影响到阻抗匹配(RC 时间常数固定),它们会影响偏置电流。
在进行偏置电流计算前请核查器件的数据手册中的引脚的推拉信息和额定电流。
下面的例子为了简化讨论并没有介绍内部推拉电路。
一、5V 的TTL 输出到3.3V 的COMS 输入
在最大电源电压是5.25V 时,TTL 输出高电平oh V 在额定电流下是典型的3.4V,并且没有负载时是4.05V。
3.3V 供电DSP 能承受的输入电压VOL是Vcc +0.3V。
于是我们考虑最坏情况的不同电压在这些器件之间,我们设定V cc3 = 3.0v ,因此最大的差别逻辑高电压是0.75v。
如是你想限制电流在75uA,然后放置10K 的电阻在TTL 输出到COMS输入就足够了。
这些将产生一个很小的典型的大约10K*5PF=50ns 的RC 时延。
这个时延应当被忽略,除了可能是CAN 接收器,它服从一个最大的round-trip time.。
高电阻的值可以进一步限制电流的值下降。
然而,当电阻的值上升时,时延变得更长和噪声变得更糟。
这个接口电路如下关于5VTTL 到3.3VCOMS 可以使用,如果电流的限制需要重点考虑的话。
二、5V 的COMS 输出到3.3V 的DSP 的COMS 输入
同样,5V 的COMS OH V 是典型的5.25V 在没有负载下和5.25V 供电下。
最大的差别逻辑高电压是1.95v,那是一个更加困难的问题,在这种情况下,你需要添加一个电阻分压系统如下图,以致于一个5.25V 的信号电压加于DSP 的输入引脚就像3.0V 一样。
由于这个分压系统是于参考地,一个0V 信号出现在DSP 的输入引脚上就像0V 一样。
并且一个10K 的电源阻抗就可以达到可以接受的时间常数,你可以为这个分压系统选择两个电阻R 1 = 18K 和R 2 = 22K,使用这些值,外围器件的5.25V 输出电压到DSP 的COMS 输入引脚会变成2.9V,输出电流oh I 将被限制在130uA,并且通过DSPCOMS 输入引脚的阻抗将达到900 欧。
如果输入电流被设定为一个较高的值,电源阻抗的值将变小。
三、漏极开路/集电极开路输出到3.3V CMOS 数字信号处理器输入
这并不是一个3.3V 至5V 的接口问题(除非输出已经被上拉至5V,但通常不是这种情况的)。
这是一种一般的接口问题,它的存在于典型应用电路中。
这种类型的输入需要一个上拉电阻到3.3V 的电源。
由于漏极开路/集电极开路的连接网络,考虑到电容量(Cjunction)的增加,上升时间Tr = Rpu * (5pF + Cjunction)将放慢,除非上拉电阻从通常的10K 欧姆减少。
DSP 输出引脚的接口问题
一、3.3V 的DSP 的COMS 输出到5V 的TTL 输入
由于DSP 的输出是兼容TTL 电平的,没有必需用特殊的电路。
TTL器件的Vih及Vil为2.4V 和0.8V,当3.3伏供电的CMOS 输出缓冲器有2.8V 至0.4V 的波动时,这就为它们留下了大量余地。
许多电机控制器件的输入是兼容TTL。
虽然他们可能需要一个5V 电源,它们可以直接接口到3.3V 的DSP。
许多MOSFET 和IGBT 驱动器件是5V 内部信号,而15V 是需要保证一个典型的15V 的输出电平。
二、3.3V 的DSP 的COMS 输出到5V 的COMS 输入
DSP 的3.3VCMOS 输出到5V CMOS 输入是需要电平转换的。
图中R1和D1为CMOS 输出的电压提升了0.6V。
R1在10K 欧姆左右,CMOS 的输出缓冲电压变化从0.2V 至3.3V 之间。
在二极管的阳极,它变化约0.8V至3.9V。
5V 的CMOS 输入阈值是1.0V 和3.5V,这样就留下了0.4V 和0.2V 的余地。
这里有一个小上升时延,因为R1和二极管结电容(Cn)的RC 时间常数。
有些IGBT 或MOSFET 驱动器需要一个5V CMOS 输入的电平,因此,电路中需要使用驱动去接口DSP。
三、3.3VDSP 的COMS 输出和双极性晶体管的输入
在电路中电阻器需要被调整较低的Voh去匹配需要的基极驱动电流和维持需要的电流增益。
四、3.3VDSP 的COMS 输出和单性MOS 管的输入
这个转换是最具挑战性的。
许多的MOSFET 的栅极需要超过3.3V 来吸收所需的负载电流。
较新MOSFET 器件有较少限制规范。
一个低成本的方法是使用一个标准的5V 的CMOS 缓冲器,如用74HCT04(或74AHCT04)十六进制逆变器或十74HCT240(74AHCT240)八进制缓冲来变换3.3V 的CMOS 输出来达到5V 的CMOS电平。
注意,下拉电阻R1出于安全考虑
DSP'S ADC 输入引脚的接口问题
ADC 和DSP 连接起来,中间需要运算放大器隔离和滤波。
一个优秀的工程的防护和隔离对减少系统噪音干扰是重要的,对于3.3V的ADC 和5V 的ADC 器件是一样。
现在,在典型电机控制应用中,涉及ADC 的软件和硬件技术应当引起注意。
小马力电机驱动器被广泛使用在许多消费和工业产品。
我们使用高性能的DSP 片上ADC 去做控制设计和软件算法。
我们可以在硬件设计PCB 布线上减少噪声干扰。
图中是一个典型的ADC 输入电路接口的例证。
为简单起见,该电平转换电路,通常需要转换成一个双极信号至单极信号不是如图所示。
对于马达控制应用,典型的信号源是直流电压,电机相电流和电机相电压。
电流检测电阻和分压电阻,通常用于检测数量。
如果传感器输出在ADC 的0至3.3V 或0至5V 输入范围,没有明显的噪音,并满足了ADC 源阻抗的要求,直接连接的传感器输出和ADC 输入即可。
在感应电压的情况,适当分压电阻值的选择通常可以产生正确的输入摆幅。
然而,无论哪种情况,一个运算放大电路,可能可以用来保证适当模拟电压摆幅范围,并平滑信号和滤波,并满足了ADC 源阻抗的要求。
C0和C1滤波电容;R1和R2增益电阻;R0滤波电阻;
3.3V的转换器在转换时和5V的转换器在转换结果范围是相同的,都是0-1023,当这两个器件是10位。
然而,1023对应3.3V输入电压为3.3V和5V的转换器转换器5V输入。
去耦/旁路电容和上拉和下拉电阻去耦电容放置或靠近信号源和电源末端来减少噪音的传播。
未使用的数字信号处理器输入引脚,通过浮植输入端,用上拉和下拉电阻来避免造成内部电路的电流消耗;从而减少噪音产生。
装载一个小的限流电阻(如50欧姆)在高频率输出引脚也有助于降低峰值瞬变电流和相关噪声发生。