使用MOS管的双向电平转换电路设计

在一些io电平不匹配的情况,需要用到电平转换电路。特别如i2c总线上,主芯片和多个外设直接,较常遇到电源域电压不一致的情况。
如图所示,是典型电路,分析如下:
正向,左到右:
1,当sda_m(master端)输出为高电平,此时mos管的vgs=0,mos管不导通,sda_s(slave)线被电阻上拉到5v;
2,当sda_m输出为低电平,此时mos管的vgs=3.3v(大于导通电压),mos管导通,sda_s通过mos管被拉低到低电平;
反向,右到左:
1,当sda_s输出为高电平,此时mos管的vgs=0,mos管不导通,sda_m线被电阻上拉到3.3v;
2,当sda_s输出为低电平,初始时mos管的vgs=0v,mos管不导通;
但是因为sda_s是低,mos管的体二极管会将sda_m拉低,此时vgs=3.3v,mos管导通,sda_m通过mos管被进一步拉低到低电平;
不应存在两边同时输出的情况。
要注意vgs的选取(现在较多应用是3.3v/1.8v间的电平转换)。
仿真所用电路如下,vg1模拟输出一个1khz的方波,作为输出端,是3.3v io电平。
mos t1右侧是5v io电平,mos t2右侧是3.3v io电平,此处用两套电路来模拟相互转换。
r1是3.3v输出端的上拉,r2是5v io端的上拉,r3是右侧3.3v输出端的上拉。


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