在電路設計中,電平轉換電路是不可缺少的部分。在供電方面,除了系統供電以外,其他很多情況都是需要通過電平轉換電路,來得到我們所需的電壓。同時電平轉換這方面的電路也是五花八門,其中就有用到MOS管的案例。本文講解MOS管在電平轉換電路中的應用。
雙向level shift
此電路屬于IIC電平轉換電路。主要采用的是NMOS管。分別串接在時鐘和數據信號線上。為了方便,介紹一下SCL這一根線上的電平轉換。
作為時鐘線,無非就是要么低電平,要么高電平。
所以呢,此線路共分為四種情況。
1.左端被拉低即為低電平,Vgs=3.3V。
此時MOS管導通,右邊的信號也呈低電平狀態。
2.左端被拉高即為高電平。Vgs=0V。
此時MOS管截止,MOS管未導通。左端依舊是高電平,處于5V.
線路上呈現,左端為3.3V,右邊為5V.即形成3.3V轉5V的電平轉換狀態。
3.右端被拉低即為低電平
此時MOS管的二極管導通,此時左端也呈低電平狀態。
4.右端被拉高即為高電平時。
此時MOS管截止,左端為高電平3.3V。
線路上呈現,左端為3.3V,右邊為5V.,即形成5V轉3.3V的電平轉換狀態。
電路設計注意事項
1.MOS管選擇增強耗盡型的NMOS管。
2.NMOS管,左右兩端可調,但S極電壓永遠小于G極電壓。
3.MOS管導通電壓Vgs(th)要略小于level shift左端電平值。
4.IIC的選擇速率不同,對MOS管的開關時間有要求。數據從左邊到右邊有個時間差。這個時間一方面受MOS管的關閉時間參數影響,另一方面受總線的容抗+上拉電阻的影響(RC時間常數)。最常見的是I2C傳輸速率為400kbit/s.即1bit的傳輸時間為2.5us,MOS管在選擇時,其開關時間也要小于這個數值。否則的話,在這2.5us之內,1位數據的傳輸可能無法滿足時序的要求,導致通訊失敗。
除此在外,MOS管在做3.3V轉5V的電平轉換電路上,還有如下,也是一種最常見的方法。
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