电平转换电路中上拉电阻的处理办法

本文将以致远电子MiniARM工控核心板的实例来给大家介绍其他几种电平转换电路。

晶体管+上拉电阻

通过双极性晶体管，集电极由上拉电阻接到电源，输入的高电平的电压值就是电源电压值。以MiniARM核心板与GPRS模块为例，如图1所示

图1 晶体管电平转换电路

当GPRS模块TXD为高电平时，由于Q1的Ve=Vb，三极管截止，上拉电阻R1将MiniARM的RXD拉高到高电平。

当GPRS模块TXD为低电平时，由于Q1的Ve

当MiniARM的TXD为高电平时，由于Q2的Ve>Vb，三极管截止，上拉电阻R5将GPRS模块的RXD拉到高电平。

当MiniARM的TXD为低电平时，由于Q2的Ve

在选择集电极上拉电阻的阻值时，需要考虑输入的通信速率和上拉电阻上的电流消耗。减小上拉电阻阻值，可以提高通信速度，获取更短的开关时间，但却增大了低电平时电阻上的电流消耗。增大电阻阻值，开关时间延长，通信速度降低。

MOS管+上拉电阻

采用MOSFET器件实现电平转换，该设计方法跟方法3相似。

图 2  MOSFET电平转换电路

当GPRS模块TXD为高电平时，由于Ugs=0，NMOS截止，上拉电阻将MiniARM的RXD拉高到高电平。

当GPRS模块TXD为低电平时，由于Ugs>0，Uds>0，NMOS导通，MiniARM的RXD会得到电压值为0.1V+Uds的低电平。此外，使用该电路需要注意：

1、VDD_EXT≤VCC_MCU

2、MiniARM的低电平门限应大于NMOS管压降+0.1V

3、Vgs≤VDD_EXT

4、Vds≤VCC_MCU

5、74xHCT系列芯片（3.3V转5V）

兼容5V TTL电平的CMOS器件，都可以用作3.3V转5V的电平转换芯片。这是由于3.3V CMOS的电平刚好和5V TTL电平兼容（如图3所示）。采用这种方法可选择廉价的74xHCT系列的芯片来实现与TTL兼容。

图3  5V与3.3V阈值电压

6、专用电平转换芯片

采用专用的电平转换芯片（如74LVC16245、SN74LVC1T45、SN74LVC2T45）。通过电平转换芯片，能够使在芯片所能承受的不同电压节点之间进行灵活的双向电平转换。该方法具有较高的灵活性，但成本较高。