IIC的5V和3.3V电平转换的经典电路.3V电平转换的经典电路分享

【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到3V3的电平转换一、电平转换电路下面来分析一下电路的设计思路：/BLOG_ARTICLE_244240.HTM首先声明一下：这个电路是从3V3的角度考虑的！1、接收通道我们首先来明确一下数据流向（其实就是电平驱动方向），接收通道是由5V方驱动的（Source），3V3方只是取电平（Sink），因此TXD5V作为此通道的输入方，RXD3V3作为通道的输出方。

我们知道，三极管（开关型）集电极输出驱动能力不错，我们就设计为集电极输出；但是，只有一个三极管是不行的，因为集电极输出的时候，基极电平和集电极逻辑是相反的；那么，加一个反相器？没必要，那是另外一种电平转换的方法了，我们只需要再使用一个三极管，基极接前级输出就可以了。

这样，逻辑转换就完成了，当输入低电平时，Q1截止，集电极输出高电平，Q2导通，集电极输出低电平。

同理，高电平分析是一样的。

逻辑转换完成了，那么就是电平的问题了。

这很好解决，输入方为5V逻辑，那么就给它一个VCC5，3V3逻辑高电平需要一个3V3，那么就给一个VCC3V3；OK！2、发送通道分析完接收通道，发送通道的原理其实也是一样的，就不详细介绍了。

3、结论其实如果稍微熟悉电子电路知识的人看来，这个电路实在太简单，正因为如此，我才要强调，基础很重要！否则，一个系统的设计会在这些小地方卡住。

点击看大图二、电平问题：单片机手册————电气特性常用逻辑电平：12V，5V，3.3V；1.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0.2V。

最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

2.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。

而且具有很宽的噪声容限。

3.首先要知道以下几个概念的含义： 1：输入高电压（Vih）：保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于Vih 时，则认为输入电平为高电平。

3.3v与5v双向电平转换电路的工作状态概述说明1. 引言1.1 概述在现代电子设备中，不同芯片和模块之间的通信往往需要考虑到电平兼容性问题。

尤其是在3.3V和5V两种不同电压标准的设备之间，因为它们工作电压不同，直接连接可能会导致数据传输错误或者损坏。

因此，本文将详细介绍3.3V与5V 双向电平转换电路的工作状态，并探讨几种常用的设计和实现方法。

1.2 文章结构本文章分为五个部分来讨论与说明3.3V与5V双向电平转换电路的工作状态。

首先，在引言部分我们将对文章主题进行概述，并简要介绍整篇文章的结构安排。

然后，在第二部分，我们将对3.3V与5V双向电平转换电路进行简要介绍，包括其概念、工作原理以及应用领域。

接下来的第三部分将详细探讨三种常见的设计和实现方法：使用二极管和电阻、使用逻辑门芯片以及使用专门的电平转换芯片。

第四部分将展示并讨论实验结果，比较不同设备在双向转换时的工作状态，同时评估其转换效率。

最后，在第五部分我们将总结全文的内容，并对3.3V与5V双向电平转换电路的工作状态进行概述和说明。

1.3 目的本文的目的在于为读者提供一个全面的了解3.3V与5V双向电平转换电路工作状态的文章。

通过介绍不同设计和实现方法以及实验结果和讨论，读者可以更好地理解这个领域中常见问题和解决方案，并能够选择合适的方法来应对特定应用中的电平转换需求。

希望本文能够为读者提供有价值的参考，促进相关技术的进一步研究与发展。

2. 3.3v与5v双向电平转换电路简介2.1 电平转换概念在嵌入式系统和数字电路中，不同模块或设备之间的通信常涉及到不同的工作电压，其中最常见的是3.3伏特（V）和5伏特（V）两种电平。

然而，直接连接这些设备可能会导致信号误读或损坏。

为了解决这个问题，我们需要使用双向电平转换电路。

这种电路可以将3.3V的逻辑信号转换为5V，并将5V的逻辑信号转换为3.3V，以确保各个模块之间的正常通信。

2.2 工作原理一个常用的解决方案是使用二极管和电阻来实现双向电平转换。

3.3v和5v双向电平转换电路电容
在3.3V和5V双向电平转换电路中，电容起到至关重要的作用。

其核心功能是确保电路的稳定运行，同时防止电压瞬变和干扰。

首先，我们需要了解电容的基本工作原理。

电容，作为一种基本的电子元件，主要通过存储电荷来工作。

当电压施加在电容上时，会促使电荷在极板间移动，形成电场。

这个过程是可逆的，也就是说，当电荷在极板间移动时，电压会随之产生或消失。

在3.3V和5V双向电平转换电路中，电容的主要作用是滤波和去耦。

滤波作用主要是通过电容对交流电的阻抗特性，将电路中的交流分量（如噪声）滤除，从而保持输出电压的稳定。

而去耦作用则是通过吸收电路中的瞬间电压，防止因电压瞬变引起的电路干扰。

此外，双向电平转换电路中的电容还需要具备双向导通的能力。

这是因为在实际应用中，电路可能需要在不同的电压级别之间进行切换。

此时，电容需要能够有效地在两个电压级别之间进行转换，确保电路的正常运行。

为了实现这一目标，通常会选择具有适当容量和耐压值的电容。

容量决定了电容能够存储的电荷量，而耐压值则决定了电容能够承受的最大电压。

在选择电容时，需要根据实际需求进行折中考虑，以确保电路的正常运行。

综上所述，电容在3.3V和5V双向电平转换电路中起到了至关重要的作用。

它通过滤波和去耦作用，确保了电路的稳定运行，同时防止了电压瞬变和干扰。

而为了实现双向电平转换，电容还需要具备双向导通的能力。

在实际应用中，需要根据具体需求选择具有适当容量和耐压值的电容，以满足电路的正常运行。

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。

一个IIC的5V和3.3V电平转换的经典电路分享在电平转换器的操作中要考虑下面的三种状态：1 没有器件下拉总线线路。

“低电压”部分的总线线路通过上拉电阻Rp 上拉至3.3V。

MOS-FET 管的门极和源极都是3.3V，所以它的VGS 低于阀值电压，MOS-FET 管不导通。

这就允许“高电压”部分的总线线路通过它的上拉电阻Rp 拉到5V。

此时两部分的总线线路都是高电平，只是电压电平不同。

2 一个3.3V 器件下拉总线线路到低电平。

MOS-FET 管的源极也变成低电平，而门极是3.3V。

VGS上升高于阀值，MOS-FET 管开始导通。

然后“高电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET管被3.3V 器件下拉到低电平。

此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。

3 一个5V 的器件下拉总线线路到低电平。

MOS-FET 管的漏极基底二极管“低电压”部分被下拉直到VGS 超过阀值，MOS-FET 管开始导通。

“低电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET 管被5V 的器件进一步下拉到低电平。

此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。

这三种状态显示了逻辑电平在总线系统的两个方向上传输，与驱动的部分无关。

状态1 执行了电平转换功能。

状态2 和3 按照I2C 总线规范的要求在两部分的总线线路之间实现“线与”的功能。

除了3.3V VDD1 和5V VDD2 的电源电压外，还可以是例如：2.5V VDD1 和12V VDD2。

在正常操作中，VDD2必须等于或高于VDD1（在开关电源时允许VDD2 低于VDD1）。

MOS-N 场效应管双向电平转换电路 -- 适用于低频信号电平转换的简单应用如上图所示，是 MOS-N 场效应管双向电平转换电路。

双向传输原理：为了方便讲述，定义 3.3V 为 A 端，5.0V 为 B 端。

A端输出低电平时（0V），MOS管导通，B端输出是低电平（0V）A端输出高电平时（3.3V），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）A端输出高阻时（OC），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）B端输出低电平时（0V），MOS管内的二极管导通，从而使MOS管导通，A端输出是低电平（0V）B端输出高电平时（5V），MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）B端输出高阻时（OC），MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）优点：1、适用于低频信号电平转换，价格低廉。

PW2051 是一款由基准电压源、振荡电路、比较器、 PWM/PFM 控制电路等构成的 CMOS 降压型 DC/DC 调整器。

利用 PWM/PFM 自动切换控制电路达到可调占空比，具有全输入电压范围内的低纹波、高效率和大输出电流等特点。

PW2051 内置功率 MOSFET，集成了过压、过流、过热、 短路等诸多保护电路，在超过控制值时会自动断开，以保护芯片。

本产品结合了微型封装和低消耗电流等特点，最适合在移动设备的电源内部使用。

PW2051采用SOT23-5L封装配合较少的外围原件使其非常适用于便携式产品.产品特点●最大效率可达 95％●最大输出电流 1.5A●超低静态电流 40μA●甚小输出纹波 <±0.4%●低压操作 可达 100％占空比●PWM/PFM 自动切换 占空比自动可调以保持全负载范围内的高效率、低纹波●短路保护应用范围●数码相机、电子记事本、 PDA 等移动设备电源●照相机、视频设备、通信设备的稳压电源●微机电源●机顶盒典型应用电路C1为可选电容引脚配置/说明引脚号符号 引脚说明 1CE 芯片使能端，高有效 2GND 地 3LX 内部功率开关输出端口 4VIN 电源输入端 5 FB 输出电压反馈端绝对最大额定值 项目符号 绝对最大额定值 单位 输入电压VIN -0.3～6.5V 输出电压VFB -0.3～6.5 V VLX -0.3～VIN + 0.3 V CE 端电压VCE -0.3～VIN + 0.3 V LX 端电流ILX ±2 A 容许功耗Pd 250 mW 工作环境温度Topr -40～＋85 ℃ 保存温度 Tstg -55～＋125 ℃CE GND LX FB SOT-23-5L (TOP VIEW)VIN 12345PCB 布局为了使噪音最低和操作性能最佳， PCB 布局时以下几点建议可作为参考：1、 VIN、 LX 、 GND 组成的功率通路，尽量采用短而宽的布线，避免过孔。

3.3V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。