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二极管嵌位原理在控制器通讯电平转换中的运用
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  随着对处理速度及功耗的需求增长,微控制器芯片日益趋向于小体积,低功耗。其工作所需的电源电压也随之降至3.3V,甚至1.8V。这就造成了与5V供电的外围芯片连接时,电平不匹配的问题。最常用的就是5V和3.3V互相转换的电路。

3.3V到5V的转换:

  图示电路中,当3.3V系统输出低电平时,由于K2的钳位作用,使得5V输出端会得到0.7V~1.2V的低电压,低于其最高不超过1.5V的低电平阈值。当3.3V系统输出高电平时,由于K1的钳位作用,使5V输出端会得到约4V的高电平电压,高于其最低不低于3.5V的高电平阈值。该电路方法比较简单,能够很方便的实现电平转换,完全满足一般的开关量输入/输出对传输速率的要求,而且能够满足9600,19200等常用通讯传输速率,使用这种方法都没有问题。





2、5V到3.3V的转换

  如图所示,利用二极管的钳位作用,将5V电平转换为3.3V电平,选用低压降的肖特基二极管完全可以把输出高电平电压限制在3.5V以内。R1的作用是限流,但串联了限流电阻R1会降低输入开关的速度,不过,对于一般的开关量输入/输出完全满足要求,同样能够满足9600,19200等常用通讯传输速率通讯电路的要求。采用此电路时,如果电阻R1选择的过小会通过二极管K1向3.3V电源输入电流,电流过高的话可能会使3.3V电源电压略微升高,计算电阻R1时需加注意。



  在仪表设计时,电平转换电路应用的越来越多,上述二极管嵌位电路实现的电平转换电路,不但成本低,性能完全满足要求,而且电路简单可靠,占用空间小,还具有一定的抗干扰能力。大大节省了设计、调试时间和PCB体积。

  当然,还有很多方法实现电平转换。如:可以采用电压比较器、运算放大器或OC门芯片74HC05来实现3V和5V之间的电平转换。甚至可以采用一些专门的电平转换芯片,如74LVX4245、SN74LVC164245、74LVCC3245、MAX3370等,但这些芯片价格偏高,有些单芯片的价格已经超过了处理器本身,除非在要求传输速率很高的通讯电路中,一般信号电平转换电路很少使用。

 
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