电平转换电路的实现原理及电路图分享

5V和3.3V是单片机系统中常见的电平，对于IIC和SPI等输传输协议，芯片和芯片之间存在高低电平定义范围不一致的问题，所以需要电平转换电路来保证这些芯片正常工作。

一、NMOS如何工作？

下图是NMOS电路符号，当UGS＞UGSth时，此时D极和S极之间相通，即MOS导通，电流流向从D到S。当UGS

NMOS电路符号

二、电平转换电路的实现及原理

IIC电平转换电路的具体实现如下：

① 5V转3.3V

当输入5V时，由于UGS之间的压差为0V（UG是3.3V，US是3.3V被R2上拉到3.3V），小于UGSth，所以NMOS不导通。当A点是高电平5V时，B点也是3.3V的高电平，实现了5V转换为3.3V。

5V转3.3V

当A点的电位为0V时，由于MOS里存在体二极管，B点一开始一瞬间的电压是3.3V，导致体二极管导通，B点的电位从3.3V变成0.7V。

0V转0.7V

此时UG的电压为3.3V，B点电压（US）0.7V，UGS之间的压差2.6V，NMOS正常导通，体二极管被短路，导致B点电位变成0V（由于RDS的存在，B点电压趋近于0V）。

0V转0V

② 3.3V转5V

当B点的电压为3.3V时，UGS之间压差为0V，NMOS截止，A点的电压被R1上拉到5V。

3.3V转5V

当B点电压为0V，UGS之间压差3.3V，MOS导通，A点变为0V。

0V转0V

三、电平转换电路的注意事项

①以上图A点处的电压要比MOS另一边的电压高，否则体二极管导通，无法进行电平转换。

②NMOS分为高开启电压和低开启电压，因此要注意NMOS的开启电压值。

③对于图中R1、R2电阻大小的选择，太小会导致电阻两端电压差别小，无法实现电平转换，太大会导致电平转换时间长。因此一般选择4.7K。