Wenn das Niveau des Master-Chip-Pins nicht mit dem Niveau des externen Anschlussgerätes übereinstimmt, muss ein Niveaumwandlungskreis verwendet werden.Das ist ein Problem, dem fast jeder Elektronikingenieur begegnet.Heute mache ich eine Zusammenfassung von einigen häufig verwendeten Ebenenumwandlungsprogrammen, die Ihnen geholfen werden.
1. Verwenden Sie einen Niveau-Konvertierungs-Chip
Dies ist wahrscheinlich die stabilste und zuverlässigste Einsparung in allen Programmen, um die beiden Stromversorgungsquellen auf beiden Seiten des Umwandlungschips zur Verfügung zu stellen, die zur Umwandlung benötigt werden, und dann an den Eingangs- und Ausgangssignalen des Chips, die zur Umwandlung benötigt werden, in Ordnung sind, alle Umwandlungsteile werden intern vom Chip durchgeführt.Die folgende Abbildung zeigt einen bidirektionalen Ebenenumsetzer.
Dieses ProgrammViele VorteileDieser Konverter kann bis zu 100 Mbps erreichen, wenn die VccA-Versorgungsspannung über 2,5 V ist, was sehr schnell ist.Darüber hinaus gibt es Vorteile wie hohe Antriebsfähigkeit und einfache Bedienung.Natürlich.Es gibt auch Nachteile.Die Hauptsache ist, dass es keinen Preisvorteil hat und es schwierig ist, es bei Projekten zu verwenden, die die Kosten kontrollieren müssen.
2. Triode- oder MOS-Rohr-Konvertierungsebene
Dies ist ein häufiger verwendetes Schema, das im Datenblatt des NB-IOT-Moduls, das ich verwende, empfohlen wird.Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, ist die NPN-Triode in einem abgeschnittenen Zustand, wenn das TXD-Ende hoch ist, und das RXD-Ende wird auf seine Stromspannung gezogen;Wenn das TXD-Ende auf einem niedrigen Niveau ist, wird die NPN-Triode geleitet und das RXD-Ende auf ein niedriges Niveau gezogen, um die Niveaumwandlung abzuschließen.Die Triode kann auch durch MOS-Rohre ersetzt werden.
Dieses ProgrammDie größten VorteileNichts als niedrige Kosten, wie viele Male billiger als die erste Option;Ein weiteres ist das einfache Layout, das entsprechend der Größe der Leiterplatte ein vernünftiges Layout durchführen kann.Die Nachteile dieses ProgrammsEs ist auch offensichtlich, dass die Geschwindigkeit begrenzt ist und die Daten im oben erwähnten Datenblatt nicht für Anwendungen geeignet sind, die eine Portrate von mehr als 460800 bps haben.
3. Verwenden Sie Widerstandsspannungsteilung
Dieses Schema sollte das billigste sein, nur mit dem Widerstand, wie in der Abbildung unten gezeigt.Wir analysieren diese Schaltung, wenn das 3,3-V-Level-Modul Daten auf der rechten Seite sendet, nur durch den Strombegrenzungswiderstand, und das Level, wenn es auf der rechten Seite erreicht, liegt im Empfangsbereich des Kunden.Wenn der 5V-Level-Client Daten auf der linken Seite sendet, wird die Spannung auf der linken Empfängerseite durch zwei Widerstände aufgeteilt 5V * 2K / (1K + 2K) ≈ 3,3V.
Der Vorteil dieses Schemas ist selbstverständlich, dass die Kosten sehr niedrig sind, nur drei kleine Widerstände benötigt werden, gleichzeitig ein bequemes Layout und kein Platz auf der Leiterplatte einnehmen.Natürlich ist der Nachteil auch groß, um den Stromverbrauch zu reduzieren, dann kann der Widerstandswert des Spannungsteils nicht zu klein ausgewählt werden, was zu einer schlechten Antriebsfähigkeit führt, während die Geschwindigkeit nicht zu schnell ist, da es den Einfluss eines parasitären Kondensators gibt.Ein weiterer ist, dass es keine Isolation gibt, die Stromstörung, die sich gegenseitig beeinflusst.
4. Diodenklemmenwechsel Ebene
Die Diodenklemmermethode zur Umrechnung von Pegeln ist auch ein sehr häufig verwendetes Programm, die spezifische Schaltung ist in der folgenden Abbildung gezeigt.Analysieren wir diesen Kreislauf.Wenn die linke TXD niedrig ist, bekommt die rechte RXD aufgrund der Klemmenfunktion von D2 eine niedrige Spannung, die der Diode Vd entspricht;Wenn der linke TXD einen hohen Wert emittiert.Durch die Klammerfunktion des D1 erhält die rechte RXD einen hohen Level von 3,3 V + Diode Vd.Die folgende Gruppe versteht besser, wenn die rechte TXD einen hohen Level von 5 V emittiert, die linke RXD einen Level von 3,3 V + Vd empfängt, und die Auswahl einer niedrigen Spannungsabfalldiode kann den empfangenen Level näher an 3,3 V bringen.
Der Vorteil dieses Programms ist, dass es kostengünstig ist, gut zu erreichen und dass der Leckstrom sehr klein ist.Nachteile durch unsere oben genannte Analyse, sollten Sie bereits wissen, dass es einen Fehler auf dem Niveau gibt, dieser Fehler ist der positive Druckabfall der Diode, es gibt eine Gefahr, die das normale Arbeitsniveau des Chips übersteigt;Eine weitere ist die Geschwindigkeit, da das Vorhandensein des oben genannten Stromgrenzweiderstands die Geschwindigkeit beeinflusst, so dass die Geschwindigkeit nur unter 100K liegen kann.
5.MOS-Rohr und Diode kombiniert Umwandlung Ebene
Dieses Programm wurde endgültig ausgewählt und im Projekt verwendet, die ich getestet habe.Wie in der folgenden Abbildung gezeigt.Wir analysieren, dass bei niedrigem TX auf der linken Seite ein positiver Druckabfall von 0,3 V bei 1N5819 auf der rechten RXD liegt.Wenn der linke TX 3,3 V hoch ist, wird der rechte RXD auf 1,8 V erhöht.Wenn der rechte TXD niedrig ist, führt das NMOS-Rohr durch und der linke RX wird auf ein niedriges Niveau gezogen;Das NMOS-Rohr wird abgeschnitten, wenn der TXD auf der rechten Seite hoch ist.Die linke RX wurde auf 3,3 V gezogen.
Dieses Programm ist in der Tat sehr ähnlich wie das zweite Programm, so dass die Vorteile und Nachteile sind ähnlich, die Vorteile sind niedrige Kosten und starke Antriebsfähigkeit.Der Nachteil ist, dass die Geschwindigkeit nicht zu schnell ist, und ich arbeite sehr stabil mit einer Portrate von 115200bps in meinem Projekt und habe es nicht mehr versucht.
Zusammenfassung
Wir fassen ein paar Punkte zusammen, die bei der Auswahl einer Ebenenumwandlungsschaltung beachtet werden müssen: Das Wichtigste ist die Ebenenübereinstimmung, die umgewandelte Ebene muss im Akzeptanzbereich des Empfängers liegen;Eine weitere ist die Antriebsfähigkeit nach der Umwandlung;Es ist auch sehr wichtig, dass die Geschwindigkeit, wenn bei der Anforderung der Geschwindigkeit, die Umwandlung der Wellenform verzerrt wurde, führt es nicht zu arbeiten;Und schließlich die Kosten, das ist auch wichtig.
