双向电平转换电路——AiP2206
在新一代电子电路设计中, 随着低电压逻辑的引入, 系统内部常常出现输入-输出逻辑不协调的问题, 从而提高了系统设计的复杂性。例如, 当1.8v的数字电路与工作在3.3v的模拟电路进行通信时，需要首先解决两种电平的转换问题, 这时就需要电平转换电路。
几种电平转换方式的优劣势
1、使用晶体管转换电平
如下图，使用2个npn三极管，将输入信号电平vl和转换为输出电平vh，使用2个三极管的目的是将输入和输出信号同相，如果可以接受反相，使用一个三极管也可以。
优势：
1) 价格：三极管比较常见并且容易采购，价格低廉。
2) 驱动能力强：驱动能力取决于三极管，可以做到数十ma。
劣势：
1.速度：两级三极管属于电流驱动型，加上电路和寄生电容，转换后的波形不是十分理想。一般只能用于100k以内的信号转换。
2.器件多：同相转换需要2个三极管以及配套的电阻，只能单向转换
3.漏电流高：输出漏电流会过大。
2、使用电阻分压转换电平
如下图，主机接受信号时，r2和r3构成分压。
优势：
1) 成本：每路信号仅需要两个电阻，成本低;
2) 容易实现：电阻采购容易，占用面积小。
劣势：
1) 速度：分压法为了降低功耗，使用kω级别以上的电阻，加上电路和器件的分布和寄生电容，因此能够达到的通讯速率较低，一般只能应用于100khz以内的通讯速率。
2) 驱动能力：由于使用了大阻值的电阻，因此通讯端的驱动电流能力变弱，不适合需要高驱动能力的场合。
3)方向：电阻分压只能降低电平，不能升高电平。
3、使用电阻限流转换电平
部分硬件工程师有时会通过使用电阻进行限流的方式，实现两个不同电平之间的转换。具体的现实原理就是利用芯片的输入电流不超过某个值，例如74hc系列的芯片的输入电流值不能超过20ma，则认为是安全的;如果是5v转3.3v，只要电阻大于(5-3.3v)/20ma=85ω，则认为是安全的。因为芯片内部是可以等效一个负载电阻rl，与r1构成分压的关系。
优势：
1) 成本：只需要一个电阻即可。
劣势：
1) 难以实现，不仅需要十分熟悉芯片内部的构成，而且还要考虑限流后的电压范围。
2)只能从高电平转低电平。
4、使用二极管钳位转换电平
如下图是5v转3.3v，输入是高电平时，3.3vout=3.3v+vd≈4v，当5v电平输入为低电平时，3.3vout=0v。
优势：
1) 漏电流小：二极管的漏电流非常小(ua级)
2) 容易实现：二极管、电阻采购容易，占用面积小。
劣势：
1) 电平误差大：主要是二极管的正向压降较大，容易超出芯片的工作电压范围。
2) 速度和驱动能力不理想：由于电阻限流，驱动速度和能力均不理想，只能应用在100k以内的频率。
aip2206双向电平转换电路;
除上述方法外，还可以通过专用电路实现电平转换，例如无锡中微爱芯的aip2206双向电平转换电路。它的优势明显：漏电流低、速率高、驱动能力强，并且支持双向转换。其具体介绍如下：
产品特点;
兼容标准模式、快速模式及快速模式plus i2c总线和smbus
小于1.5ns的最大传输延迟，适应标准模式和快速模式i2c总线器件和多个主控制器
允许电平转换如：
1.0v⇋1.8v、2.5v、3.3v、5v
1.2v⇋1.8v、2.5v、3.3v、5v
1.8v⇋3.3v、5v
2.5v⇋5v
3.3v⇋5v
无需控制电平转换方向
输入输出引脚间3.5欧姆的低导通电阻，提供更小的信号失真。
开漏i2c总线i/o端口(scl1，sda1，scl2和sda2)
i2c总线的i/o口具有5v耐压值，支持混合模式信号操作
en为低电平时，scl1、sda1、scl2和sda2端口为高阻抗状态
自由锁定
功能框图;
引脚排列图;
典型应用图;
总结;
aip2206可以高速、有效、便捷地解决系统间电平不匹配问题，因此可以广泛应用于各种控制信号复杂的系统中.
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优势：
1) 价格：三极管比较常见并且容易采购，价格低廉。
2) 驱动能力强：驱动能力取决于三极管，可以做到数十ma。
劣势：
1.速度：两级三极管属于电流驱动型，加上电路和寄生电容，转换后的波形不是十分理想。一般只能用于100k以内的信号转换。
2.器件多：同相转换需要2个三极管以及配套的电阻，只能单向转换
3.漏电流高：输出漏电流会过大。
2、使用电阻分压转换电平
如下图，主机接受信号时，r2和r3构成分压。
优势：
1) 成本：每路信号仅需要两个电阻，成本低;
2) 容易实现：电阻采购容易，占用面积小。
劣势：
1) 速度：分压法为了降低功耗，使用kω级别以上的电阻，加上电路和器件的分布和寄生电容，因此能够达到的通讯速率较低，一般只能应用于100khz以内的通讯速率。
2) 驱动能力：由于使用了大阻值的电阻，因此通讯端的驱动电流能力变弱，不适合需要高驱动能力的场合。
3)方向：电阻分压只能降低电平，不能升高电平。
3、使用电阻限流转换电平
部分硬件工程师有时会通过使用电阻进行限流的方式，实现两个不同电平之间的转换。具体的现实原理就是利用芯片的输入电流不超过某个值，例如74hc系列的芯片的输入电流值不能超过20ma，则认为是安全的;如果是5v转3.3v，只要电阻大于(5-3.3v)/20ma=85ω，则认为是安全的。因为芯片内部是可以等效一个负载电阻rl，与r1构成分压的关系。
优势：
1) 成本：只需要一个电阻即可。
劣势：
1) 难以实现，不仅需要十分熟悉芯片内部的构成，而且还要考虑限流后的电压范围。
2)只能从高电平转低电平。
4、使用二极管钳位转换电平
如下图是5v转3.3v，输入是高电平时，3.3vout=3.3v+vd≈4v，当5v电平输入为低电平时，3.3vout=0v。
优势：
1) 漏电流小：二极管的漏电流非常小(ua级)
2) 容易实现：二极管、电阻采购容易，占用面积小。
劣势：
1) 电平误差大：主要是二极管的正向压降较大，容易超出芯片的工作电压范围。
2) 速度和驱动能力不理想：由于电阻限流，驱动速度和能力均不理想，只能应用在100k以内的频率。
aip2206双向电平转换电路;
除上述方法外，还可以通过专用电路实现电平转换，例如无锡中微爱芯的aip2206双向电平转换电路。它的优势明显：漏电流低、速率高、驱动能力强，并且支持双向转换。其具体介绍如下：
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1.0v⇋1.8v、2.5v、3.3v、5v
1.2v⇋1.8v、2.5v、3.3v、5v
1.8v⇋3.3v、5v
2.5v⇋5v
3.3v⇋5v
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