5V-3.3V电平转换方案
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【3.3V转5V电平转换电路】在现代电子产品中,我们常常会遇到不同电平之间的通信和连接问题。
在使用不同电压的设备进行通信时,就需要通过电平转换电路来确保信号的正常传输。
其中,3.3V和5V之间的电平转换是一个常见的问题。
为了解决这个问题,我们可以使用三极管电平转换电路来实现。
三极管是一种常用的电子元件,具有放大和开关功能。
在电平转换电路中,三极管起到了信号转换和匹配的作用。
下面,我将从浅入深地介绍3.3V转5V三极管电平转换电路的原理和实现方法。
1. 电平转换原理在进行电平转换时,我们需要将3.3V的信号转换为5V的信号,以适应不同设备之间的电平要求。
而三极管作为一种双向放大器,可以很好地满足这一需求。
通过控制三极管的基极电压,我们可以实现对输入信号的放大和匹配,从而实现3.3V到5V的电平转换。
2. 3.3V转5V三极管电平转换电路图接下来,我们可以通过以下电路图来实现3.3V转5V的电平转换:(这里应当插入电路图,或者描述电路连接方式)在这个电路中,我们使用了一个双极性三极管,例如2N2222。
当输入信号为3.3V时,通过控制基极电压,可以使输出信号达到5V;当输入信号为5V时,三极管处于饱和状态,输出信号同样为5V。
这样一来,我们就实现了从3.3V到5V的电平转换。
3. 实际应用和注意事项在实际应用中,我们需要注意一些电路参数的选择和匹配。
三极管的型号、输入输出电阻的匹配等都会影响到电路的性能和稳定性。
另外,对于高频信号和大电流信号的转换,也需要进一步优化电路设计。
4. 个人观点和总结3.3V转5V三极管电平转换电路是一种简单有效的电平转换方案。
通过合理设计电路参数和选择合适的元件,我们可以轻松实现不同电平之间信号的转换和匹配。
在实际应用中,我们需要根据具体情况进行电路设计和优化,以确保信号的稳定和可靠传输。
通过本文的介绍,希望能给大家带来一些关于3.3V转5V三极管电平转换电路的启发和帮助。
5V转3.3V电平的19种方法技巧技巧一:使用(LDO)稳压器,从5V(电源)向3.3V系统供电标准三端(线性稳压器)的压差通常是2.0-3.0V。
要把5V 可靠地转换为 3.3V,就不能使用它们。
压差为几百个毫伏的低压降(Low Dropout,LDO)稳压器,是此类应用的理想选择。
图1-1 是基本LDO 系统的框图,标注了相应的(电流)。
从图中可以看出,LDO 由四个主要部分组成:1. 导通(晶体管)2. 带隙参考源3. (运算放大器)4. 反馈电阻分压器在选择LDO 时,重要的是要知道如何区分各种LDO。
器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数。
根据具体应用来确定各种参数,将会得到最优的设计。
LDO的静态电流IQ是器件空载工作时器件的接地电流IGND。
IGND 是LDO 用来进行稳压的电流。
当IOUT>>IQ 时,LDO 的效率可用输出电压除以输入电压来近似地得到。
然而,轻载时,必须将IQ 计入效率计算中。
具有较低IQ 的LDO 其轻载效率较高。
轻载效率的提高对于LDO 性能有负面影响。
静态电流较高的LDO 对于线路和负载的突然变化有更快的响应。
技巧二:采用齐纳(二极管)的低成本供电系统这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案。
可以用齐纳二极管和电阻做成简单的低成本3.3V稳压器,如图2-1 所示。
在很多应用中,该电路可以替代LDO 稳压器并具成本效益。
但是,这种稳压器对负载敏感的程度要高于LDO 稳压器。
另外,它的能效较低,因为R1 和D1 始终有功耗。
R1 限制流入D1 和(PI)Cmicro (MCU)的电流,从而使VDD 保持在允许范围内。
由于流经齐纳二极管的电流变化时,二极管的反向电压也将发生改变,所以需要仔细考虑R1 的值。
R1 的选择依据是:在最大负载时——通常是在PICmicro MCU 运行且驱动其输出为高电平时——R1上的电压降要足够低从而使PICmicro MCU有足以维持工作所需的电压。
5V-3.3V电平转换方法在实际电路设计中,一个电路中会有不同的电平信号。
方案一:使用光耦进行电平转换首先要根据要处理的信号的频率来选择合适的光耦。
高频(20K~1MHz)可以用高速带放大整形的光藕,如6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。
如果是20KHz以下可用TLP521。
然后搭建转换电路。
如将3.3V信号转换为5V信号。
电路如下图:CP是3.3V的高速信号,通过高速光耦6N137转换成5V信号。
如果CP接入的是5V 的信号VCC=3.3V,则该电路是将5V信号转换成3.3V信号。
优点:电路搭建简单,可以调制出良好的波形,另外光耦还有隔离作用。
缺点:对输入信号的频率有一定的限制。
方案二:使用三极管搭建转换电路三极管的开关频率很高,一般都是几百兆赫兹,但是与方案一相比,电路搭建相对麻烦,而且输出的波形也没有方案一的好。
电路如下图:其中C1为加速电容,R1为基极限流电阻,R2为集电极上拉电阻,R3将输入端下拉到地,保证在没有输入的情况下,输出端能稳定输出高电平。
同时在三极管截止时给基区过量的电荷提供泄放回路缩短三极管的退饱和时间。
优点:开关频率高,在不要求隔离,考虑性价比的情况下,此电路是很好的选择。
缺点:输出波形不是很良好。
方案三:电阻分压这里分析TTL电平和COMS电平的转换。
首先看一下TTL电平和CMOS电平的区别。
TTL电平:输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2。
最小输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8,噪声容限是0.4V。
CMOS电平:1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。
而且有很宽的噪声容限。
下面的电路是将5V的TTL电平转换成3V的TTL电平不考虑5V器件输出内阻以及3V器件输入内阻,VL=R2*VS/(R2+R1),选择合适的R1和R2,使得电压匹配。
优点:电路实现简单。
3.3V转5V 电平转换方法参考2009-10-20 12:083.3V转5V 电平转换方法参考[转帖]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。
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。
3.3V转5V 电平转换方法参考电平转换晶体管+上拉电阻法就是一个双极型三极管或 MO SFET,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) O C/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) 74xH CT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与 5VTTL 电平兼容的5V CM OS 器件都可以用作 3.3V→5V 电平转换。
——这是由于3.3V C MOS 的电平刚好和5V TT L电平兼容(巧合),而 CMO S 的输出电平总是接近电源电平的。
廉价的选择如 74x HCT(H CT/AH CT/VH CT/AH CT1G/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 data sheet s 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。
单片机5V转3.3V电平的19种方法技巧一:使用LDO稳压器,从5V电源向3.3V系统供电标准三端线性稳压器的压差通常是 2.0-3.0V。
要把 5V 可靠地转换为 3.3V,就不能使用它们。
压差为几百个毫伏的低压降 (Low Dropout, LDO)稳压器,是此类应用的理想选择。
图 1-1 是基本LDO 系统的框图,标注了相应的电流。
从图中可以看出, LDO 由四个主要部分组成:1. 导通晶体管2. 带隙参考源3. 运算放大器4. 反馈电阻分压器在选择 LDO 时,重要的是要知道如何区分各种LDO。
器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数。
根据具体应用来确定各种参数,将会得到最优的设计。
LDO的静态电流IQ是器件空载工作时器件的接地电流 IGND。
IGND 是 LDO 用来进行稳压的电流。
当IOUT>>IQ 时, LDO 的效率可用输出电压除以输入电压来近似地得到。
然而,轻载时,必须将 IQ 计入效率计算中。
具有较低 IQ 的 LDO 其轻载效率较高。
轻载效率的提高对于 LDO 性能有负面影响。
静态电流较高的 LDO 对于线路和负载的突然变化有更快的响应。
技巧二:采用齐纳二极管的低成本供电系统这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案。
可以用齐纳二极管和电阻做成简单的低成本 3.3V稳压器,如图 2-1 所示。
在很多应用中,该电路可以替代 LDO 稳压器并具成本效益。
但是,这种稳压器对负载敏感的程度要高于 LDO 稳压器。
另外,它的能效较低,因为 R1 和 D1 始终有功耗。
R1 限制流入D1 和 PICmicro® MCU的电流,从而使VDD 保持在允许范围内。
由于流经齐纳二极管的电流变化时,二极管的反向电压也将发生改变,所以需要仔细考虑 R1 的值。
R1 的选择依据是:在最大负载时——通常是在PICmicro MCU 运行且驱动其输出为高电平时——R1上的电压降要足够低从而使PICmicro MCU有足以维持工作所需的电压。
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。