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在实际的电路设计中，经常会遇到电平不匹配的情况，比如一个1.8V信号（不是OD或者OC门）送给接口电平为3.3V器件的IO口，那么都有哪些方法可以使用呢？
笔者目前可以想到的方法有如下几种：
1、使用245驱动器进行驱动，缺点：在无245的情况下，新增一个器件，比较浪费，成本也高；
2、使用市面卖的小的电平转换器件，缺点：也是需要新增一个大的器件，成本高；
3、经过逻辑器件转电平，缺点同上
4、外接一个三极管或者MOS管，在互连外部形成一个OC门或者OD门，缺点是在信号翻转比较快时不适用
既然上面几种方法都可行，而缺点也比较明显，是否还有其他更好的方法呢？
笔者目前可以想到的方法有如下几种：
1、使用245驱动器进行驱动，缺点：在无245的情况下，新增一个器件，比较浪费，成本也高；
2、使用市面卖的小的电平转换器件，缺点：也是需要新增一个大的器件，成本高；
3、经过逻辑器件转电平，缺点同上
4、外接一个三极管或者MOS管，在互连外部形成一个OC门或者OD门，缺点是在信号翻转比较快时不适用
既然上面几种方法都可行，而缺点也比较明显，是否还有其他更好的方法呢？
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jldream110 2011-06-10
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光耦可以 第四点也可以
lovemarsfish 2011-06-01
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oc门和od门速度都挺快的呀，设计好完全适用高速电路啊，而且mos管是电压控制型，od门的速度比oc门更快的呀
guoyu_bo 2011-04-18
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楼上的好强大
globalgiant 2011-04-18
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(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。
(8) 无为而无不为法
只要掌握了电平兼容的规律。某些场合,根本就不需要特别的转换。例如,电路中用到了某种 5V 逻辑器件,其输入是 3.3V 电平,只要在选择器件时选择输入为 TTL 兼容的,就不需要任何转换,这相当于隐含适用了方法3)。
(9) 比较器法
算是凑数,有人提出用这个而已,还有什么运放法就太恶搞了。
2. 电平转换的"五要素"
(1) 电平兼容
解决电平转换问题,最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。而电平兼容原则就两条：
VOH > VIH
VOL < VIL
再简单不过了！当然,考虑抗干扰能力,还必须有一定的噪声容限：
|VOH-VIH| > VN+
|VOL-VIL| > VN-
其中,VN+和VN-表示正负噪声容限。
只要掌握这个原则,熟悉各类器件的输入输出特性,可以很自然地找到合理方案,如前面的方案(3)(4)都是正确利用器件输入特性的例子。
(2) 电源次序
多电源系统必须注意的问题。某些器件不允许输入电平超过电源,如果没有电源时就加上输入,很可能损坏芯片。这种场合性能最好的办法可能就是方案(5)——164245。如果速度允许,方案(1)(7)也可以考虑。
(3) 速度/频率
某些转换方式影响工作速度,所以必须注意。像方案(1)(2)(6)(7),由于电阻的存在,通过电阻给负载电容充电,必然会影响信号跳沿速度。为了提高速度,就必须减小电阻,这又会造成功耗上升。这种场合方案(3)(4)是比较理想的。
(4) 输出驱动能力
如果需要一定的电流驱动能力,方案(1)(2)(6)(7)就都成问题了。这一条跟上一条其实是一致的,因为速度问题的关键就是对负载电容的充电能力。
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。
(8) 无为而无不为法
只要掌握了电平兼容的规律。某些场合,根本就不需要特别的转换。例如,电路中用到了某种 5V 逻辑器件,其输入是 3.3V 电平,只要在选择器件时选择输入为 TTL 兼容的,就不需要任何转换,这相当于隐含适用了方法3)。
(9) 比较器法
算是凑数,有人提出用这个而已,还有什么运放法就太恶搞了。
2. 电平转换的"五要素"
(1) 电平兼容
解决电平转换问题,最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。而电平兼容原则就两条：
VOH > VIH
VOL < VIL
再简单不过了！当然,考虑抗干扰能力,还必须有一定的噪声容限：
|VOH-VIH| > VN+
|VOL-VIL| > VN-
其中,VN+和VN-表示正负噪声容限。
只要掌握这个原则,熟悉各类器件的输入输出特性,可以很自然地找到合理方案,如前面的方案(3)(4)都是正确利用器件输入特性的例子。
(2) 电源次序
多电源系统必须注意的问题。某些器件不允许输入电平超过电源,如果没有电源时就加上输入,很可能损坏芯片。这种场合性能最好的办法可能就是方案(5)——164245。如果速度允许,方案(1)(7)也可以考虑。
(3) 速度/频率
某些转换方式影响工作速度,所以必须注意。像方案(1)(2)(6)(7),由于电阻的存在,通过电阻给负载电容充电,必然会影响信号跳沿速度。为了提高速度,就必须减小电阻,这又会造成功耗上升。这种场合方案(3)(4)是比较理想的。
(4) 输出驱动能力
如果需要一定的电流驱动能力,方案(1)(2)(6)(7)就都成问题了。这一条跟上一条其实是一致的,因为速度问题的关键就是对负载电容的充电能力。
czk111111 2011-03-03
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我也想知道关于电平转换的一些芯片，请高手帮忙
贝隆 2011-03-03
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上拉电阻
gaosifuti 2011-02-28
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[Quote=引用 1 楼 thesaviour 的回复:]
第4条的缺点，请证明之！
[/Quote]
可能是考虑上拉电阻吧？
第4条的缺点，请证明之！
[/Quote]
可能是考虑上拉电阻吧？
czk111111 2011-02-27
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可以在网上找找专门的芯片，如果计较成本问题
小枫 2011-02-24
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[Quote=引用 6 楼 lczhoujq 的回复:]
可以使用光耦了，即可实现隔离，又可实现你的电平转换
[/Quote]
楼主的意思已经很明显了，不想多加芯片，你加光耦成本增加的更多，再说人家根本没要求信号隔离啊。
第四个方法可以试试，如果你的信号的频率不是特别高的话，用mos管的确是个好方法
可以使用光耦了，即可实现隔离，又可实现你的电平转换
[/Quote]
楼主的意思已经很明显了，不想多加芯片，你加光耦成本增加的更多，再说人家根本没要求信号隔离啊。
第四个方法可以试试，如果你的信号的频率不是特别高的话，用mos管的确是个好方法
lczhoujq 2011-02-19
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可以使用光耦了，即可实现隔离，又可实现你的电平转换
Great_Bug 2010-12-20
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办法4可以适应各种速度/负荷/方向。。。。。只要你电路设计合理
TheSaviour 2010-12-15
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[Quote=引用 2 楼 lbing7 的回复:]
4、外接一个三极管或者MOS管，在互连外部形成一个OC门或者OD门，缺点是在信号翻转比较快时不适用
作为输出可以，作为输入就有点麻烦
[/Quote]
原贴给出的缺点是此法不适用高速，我要求LZ证明的是这一点。
输入有输入的电路，输出有输出的电路，没什么麻烦。
4、外接一个三极管或者MOS管，在互连外部形成一个OC门或者OD门，缺点是在信号翻转比较快时不适用
作为输出可以，作为输入就有点麻烦
[/Quote]
原贴给出的缺点是此法不适用高速，我要求LZ证明的是这一点。
输入有输入的电路，输出有输出的电路，没什么麻烦。
hicaru000000 2010-12-09
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额，还真没想到过其他方法，不过现在自己都用总线传输了，用上总线适配器，编写时序就ok了。
lbing7 2010-12-09
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4、外接一个三极管或者MOS管，在互连外部形成一个OC门或者OD门，缺点是在信号翻转比较快时不适用
作为输出可以，作为输入就有点麻烦
作为输出可以，作为输入就有点麻烦
TheSaviour 2010-12-08
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第4条的缺点，请证明之！
