有负电势的电平转换电路

数字系统设计要求考虑使用多个核心电压。存储器工作在1.8V，I2C和FPGA器件的工作电压为3.3V，微控制器工作在5V，而电荷耦合器件图像传感器则需要-9V~8V的工作电压。每种器件的时钟必须适应于其工作电压。

可以用下图中的电平转换电路，将输入时钟信号调整到适当的逻辑高和逻辑低电平，包括负电压。这种特性对于需要负电压的器件很方便，如电荷耦合器件传感器。虽然电路的输出时钟会相对输入时钟做180°反相，但这个反相并不影响器件的功能。

这是一款简单而快速的电平转换电路，可以将输入时钟调节为适应正、负电压电平。

电平转换电路包括快速切换的晶体管Q1和Q2。用户选择电平转换为高和转换为低，这是直流偏置电压，连接到晶体管的射极，以匹配于所需要的输出高逻辑电平和低逻辑电平。C1、R1、D1、C2、R2和D2使Q1和Q2的基极电压保持在接近于射极电压。

由于存储器和电荷耦合器件传感器通常有高频时钟，因此可以通过选择C1和C2防止低频噪声的通过。图中的电路用了一个20MHz的信号做测量（下表），因此C1和C2的值都采用100pF。当输入电压的时钟为低时，Q1导通而Q2关断，将输出电压的时钟驱动到电平转换的高电位。当输入电压的时钟为高时，Q1关断而Q2导通，将输出电压的时钟驱动到电平转换的低电位，即使该电位相对地为负。

由于电路有高的切换速度，元件引线要尽量短，以减少电感，尤其是C3至C6与各自相应晶体管射极的接线，以及连接地层或输出地回路。

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