双向电平转换电路图 基于单个MOS管的双向电平转换电路设计

我们日常工作中会经常碰到电平需要转换的场景，尤其像需要的电压不同的芯片之间的转换，或者隔离芯片的两端的不同电压需求，还有比如两个处理器之间的串口通讯，一个为1.8V，另一个为3.3V，如果直接将他们相连的话那肯定会发生意想不到的事情，因此今天介绍一个使用单个MOS管来实现双向电平转换的电路，非常简单使用，这个可以应用在对速率要求不高的场景，大家把可以参考。

此图为单个MOS管的电平转换电路，用到一个NMOS和两个10k电阻，非常简单，大家可以先自行理解一波，下面具体分析。

上图为一个阶段的过程变化，首先我们来分析下当从右边的高压侧向左边的低压侧发生电平变化时，电路会有什么反应。当右侧开关直接接地，3.3V变为0V时，模拟输入一个低电平，此时MOS管Q1的漏极电压为0V,由于MOS管的体二极管原因，左侧1.8V电，经过电阻R1,MOS管的体二极管，流入GND,此时MOS管Q1的源极电压大概为0.6V左右，因此MOS管Q1的GS间电压为Vgs=1.8V-0.6V=1.2V,由于1.2V的电压已经达到MOS管Q1的导通电压，MOS管Q1开始导通，当MOS管Q1导通以后，由于内阻极小，会使MOS管源极电压变为0V，便实现了0V输出。

当右侧开关断开以后，MOS管Q1的漏极会被拉到3.3V,此时模拟的是高电平输入，此时MOS管Q1的Vgs电压变为0V,因此MOS管Q1不导通，处于截止状态，进而电阻R1被上拉，MOS管Q1的源极电压变为1.8V,实现了3.3V转换为1.8V的电平转换。

现在我们来分析下当从左边的低压侧向右侧的高压侧发生电平变化时，电路会有什么反应。当左边芯片内部开关短接，变为0V时，MOS管Q1的源极电压为0V,此时MOS管Vgs电压为1.8V，达到MOS管开启电压，因此MOS管的漏极电压被拉到0V,实现了低电平转换。当左边芯片内部开关断开时，电阻R1被上拉，此时MOS管Q1的源极电压为1.8V，Vgs=0V,因此MOS管漏极的电压会被右边的3.3V电经过电阻R2拉为3.3V。