电平转换电路

7.10 电平转换电路

在数字电路系统中，一般情况下，不同种类器件(如TTL 、CMOS 、HCMOS 等)不能直接相连；电源电压不同的CMOS 、HCMOS 器件因输出电平不同也不能直接相连，这就涉及到电平转换问题。所幸的是目前单片机应用系统中的MCU 、存储器、μP 监控芯片、I/O 扩展与接口电路芯片等多采用HCMOS 工艺；另一方面74LS 系列数字电路芯片已普遍被74HC 系列芯片所取代。即数字电路系统中的门电路、触发器、驱动器尽可能采用74HC 系列（或高速的74AHC 系列）芯片、CD40系列或CD45系列的CMOS 器件(速度较HCMOS 系列慢，但功耗比HC 系列芯片低、电源电压范围宽。当电源电压大于5.5V 时，CMOS 数字逻辑器件就成了唯一可选的数字IC 芯片)，尽量不用74LS 系列芯片(速度与74HC 系列相同，但电源范围限制为5.0V ±5%、功耗大、价格甚至比74HC 系列高)与74系列(在74系列中，只有输出级可承受高压的7406、7407 OC 门电路芯片仍在使用)。

根据CMOS 、HCMOS 芯片输出高低电平特征、输入高低电平范围，在电源电压DD V 相同，且不大于5.5V 情况下，这些芯片能直接相连。因此，在现代数字电子电路中只需解决不同电源电压CMOS 、HCMOS 器件之间的连接问题。

7.10.1 高压器件驱动低压器件接口电路

高压器件驱动低压器件(如5V 驱动3V 或9V 驱动5V 、3V)时，一般不能直接相连，应根据高压器件输出口结构(漏极开路的OD 门、准双向或CMOS 互补推挽输出)选择相应的接口电路。

对于OD 输出引脚，可采用图7-42(a)所示电路，上拉电阻R 一般取10K ～510K 之间，具体数值与前级输出信号频率有关：输出信号频率高，如1MHz 以上方波信号，R 取小一些；输出信号频率低，R 可取大一些，以减小输出低电平时上拉电阻R 的功耗。

对于CMOS 互补推挽输出、准双向(如MCS-51的P1、P2、P3口)输出，须在两者之间加隔离二极管，如图7-42(b)所示，其中电阻R 选择与图(a)相同，二极管D 可采用小功率开关二极管，如1N4148。前级输出高电平时,二极管D 截止，后级输入高电平电压IH V 接近电源电压DD V 。当前级输出低电平时，二极管D 导通，后级输入低电平电压IL V =OL V +D V (二极管导通压降)。显然IL V <1.0V ，当后级电路为HCMOS 、CMOS 器件时，只要输入级N 沟MOS 的阈值电压TH U >1.0V ，就能正常工作。

图7-42 高压器件驱动低压器件接口电路

对于后级输入端已内置了上拉电阻（如准双向结构的MCS-51 P1～P3口，等效上拉电阻约为30K ），则外置上拉电阻R 可以省略，如图7-42(c)所示。

7.10.2 低压器件驱动高压器件接口电路

低压器件驱动高压器件时，应根据前级输出口电路结构选择图7-43(a)～(g)所示电路作为相应的接口电路。

当前级为OD 输出结构时，如果前级输出高电平OH V >DD V 2

1

(后级电源电压的二分之一)，可采用图(a)～(c)所示的接口电路，上拉电阻R 取值原则与图7-42(a)相同。当处于截止状态的输出管不能承受高压，且两电源电压差小于后级输入高电平电压最小值min IH V 时，可采用图（a ）所示电路，该电路缺点是后级输入高电平电压IH V =3.5V （前级电源电压DD V 为3.6V ），仅比2.5V 高1.0V ，即输入高电平噪声容限偏小；此外，输入高电平电压OH V 偏小，容易引起后级CMOS 反相器P 沟MOS 管不能可靠截止，漏电流大，仅适用于两电源电压差不大的情形，当两电源电压差较大时，只能采用图(b)所示电路。反之，当处于截止状态的输出管可以承受高压时(如P89LPC900系列MCU 引脚处于OD 输出状态时），则采用图(c)所示电路，该电路后级输入高电平电平IH V 接近5.0V ，噪声容限高。

(a)

(b) (c)

(d) (e)

(f) (g)

图7-43 低压器件驱动高压器件接口电路

对于CMOS 输出或准双向输出结构，可采用图(d)～(g)电路，其中图(d)也存在类似图(a)的缺点。

7.10.3 非轨对轨运放构成的比较器驱动数字IC 电路

使用非轨对轨运放，如LM324、LM358、MC4558等构成的比较器驱动74HC 数字电路芯片时，要特别留意非轨对轨运放输出高电平电压OH V 不满幅现象(即OH V 达不到电源电压CC V )。例如，当电源电压CC V 为5.0V 时，OH V 最大值约为3.5V ；又如当电源电压CC V 为3.3V 时，OH V 最大值约为1.8V 。因此当运放电源电压CC V 为5.0V 时，可通过1K ～5.1K Ω电阻直接驱动电源电压DD V 为3.3V 的74HC 系列数字IC ，如图7-44(b)所示。无须二极管隔离，否则会使具有施密特输入特性的74HC 芯片，如74HC14六反相器等无法工作，如图7-44(a)。

而当运放电源电压CC V 与74HC 数字IC 电源电压DD V 均为3.3V ，由于运放输出高电平电压

OH V =1.8V (3.3V-1.5V)远小于DD V ，驱动带施密特输入特性的74HC 芯片外，尚需要外接上

拉电阻，如图7-44(c)所示。

图7-44 由非轨对轨运放构成的比较器驱动74HC 数字电路

7.10.4 利用MCU 的I/O 口电路结构简化接口电路

从不同电源电压器件接口电路可知，作为控制部件核心的MCU 的I/O 口结构如果能根据需要编程选择为OD 输出、CMOS 互补推挽输出、准双向输出、高阻输入、上拉、下拉六种方式之一，则可极大地简化包括电平转化电路在内的外围接口电路的设计，这正是一些新的单片机芯片得到电路设计人员青睐的主要原因之一。目前一些MCS-51兼容芯片(如Philips 公司的P89LPC76X 系列、P89LPC900系列，Atmel 公司的A T89LPC213、214、216芯片，Winbond 公司的W79E82X 系列，宏晶公司STC12C54XX 、英飞凌的XC886等)、PIC 系列及其兼容的8位MCU 芯片、绝大部分32位MCU 芯片等均支持I/O 口重定义功能。

例如，当需要驱动不同电源电压时，令MCU 输出引脚处于OD 输出方式，可直接与具有内置上拉电阻的器件(如处于准双向的MCS-51 I/O 引脚)或借助外接上拉电阻与高阻输入方式的器件，如CMOS 或HCMOS 数字电路相连。

又如采用互补CMOS 输出方式的I/O 口，做矩阵键盘行、列线时，对于输入引脚需外接上拉电阻；对于输出扫描引脚需外接防止电流倒灌的二极管。如能重新定义，将输入引脚选择上拉输入(如STM8S 系列芯片以及大部分的ARM 芯片)或准双输入/输出方式(如MCS-51兼容芯片)；将输出引脚定义为OD 方式(如STM8S 系列芯片以及大部分的ARM 芯片)或准双向输入/输出方式，就可以省去上拉电阻和保护二极管。

当需要驱动大的拉电流负载时，准双向输入/输出结构可能会遇到驱动能力不足，需要外加缓冲器、驱动器或上拉电阻，这种情况下，就有必要选择互补CMOS 输出结构。

MAX232芯片可以完成TTL与EIA双向电平转换

TTL/CMOS INPUTS 端.这个端口是的作用是输入TLL或CMOS信号的...一般为0-5V... 低电平为零,高电平为VCC. TTL/CMOS OUTPUTS端,这个端口的作用是输出TLL或CMOS信号...输出电压一般为0-5V...低电平为零..高电平为VCC. RS232 OUTPUTS 这端口是把TTL或CMOS的信号转为RS232的信号输出...输出为正负12V...到电脑.... RS232 INPUTS 这个端口是接收到电脑发出的正负12伏...由232输出转为TTL或CMOS信号...这个信号也为正负12V... MAX232内部有二组232转换电路... 使用的时候...一般是11------ 14 13----12为一组. 10-----7 8----9为一组... 51单片机要与PC机进行串口通信，通常使用MAX232芯片来作电平转换。下面把MAX232与51单片机的接口电路贴出来供大家参考。（此电路图已经过实际验证） MAX232芯片可以完成TTL与EIA双向电平转换，MAX232提供两路串口电平转换，现在只用一路串口，所以另一路悬空不使用，MAX232与51单片机接口电路如下图所示。（单击图片可放大）

图中DB9为串口的插头(母接头)，插座共有9个引线. MAX232的12脚接单片机的P3.0(RXD) MAX232的12脚接单片机的P3.1(TXD) MAX232还带有4个电容，都是容量都是104，为了减少电路板体积，可以用无极电容代替极性电容。 VCC 是5V DC 提示：串口插座有公母两种类型其中 公的串口插座是带有插针的(有针) 母的串口插座是不带有插针的(有洞) 如下图所示 由以上分析可知，DB9为母接头，而电脑PC的串口接头一般是分接头。 所以此电路与PC相连时，所用的串口线应该是一公一母的串口线。TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑"1"，0V等价于逻辑"0"，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL 电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题，这些问题对可靠性均有影响；另外对于并行数据传输，电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些。

常见TTL电平转换电路

常见TTL电平转换电路 ------设计参考 1.二、三级管组成的TTL/CMOS电平转换电路，优点是价格非常低，缺点是要求使用在 信号频率较低的条件下。 建议上拉电阻为10K时，可使用在信号频率为几百Khz以下的环境中，曾经在960Khz 的串口通信中做过测试。上拉电阻越小，速率越高，但是电路的功耗也越高，在低功耗要求高的电路中需要慎重考虑。在选择二、三极管时，尽量选用结电容小，开关速率高的。 A ) 图1所示电路，仅能使用在输入信号电平大于输出信号电平的转换上，例如3.3V转2.8V。二极管选用高速肖特基二极管，并且V F尽量小，例如RB521S。 图1 B ) 图2电路，仅能使用在输入信号电平大于输出信号电平的转换上，例如3.3V转2.8V，否则PNP管可能关不断。如果对输出低电平电压幅度有较严格的要求，PNP管则选用饱和压降小些的管子。PNP管也不如NPN的通用。VCC_OUT是输出信号的电源电压。 图2

C ) 图3是NPN管组成的转换电路，对输入和输出电平的谁高谁低没有要求，适用性很好。其中VCC_IN是输入信号的电源电压，VCC_OUT是输出信号的电源电压。转换后输出的低电平VOL=Vin_Lmax+Vsat，Vin_Lmax为输入信号低电平的最高幅值，Vsat为NPN管的饱和压降，如果对输出低电平电压幅度有较严格的要求，NPN管则选用饱和压降小些的管子，以满足一般电路中VOL<0.8V的要求。 图3 2.OC/OD输出的反相器组成的电平转换电路。 图4，由2级反相器组成，反相器必须是OC/OD输出的。反相器的电源与输入信号的电平相同或者相匹配，最后的输出电平由上拉电阻上拉到输出信号的目标电平上。上拉电阻的取值直接影响功耗和可适用的信号频率。 图4

详解电平种类与电平转换

详解电平种类与电平转换 1. 常用的电平转换方案 (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或 MOSFET，C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 (2) OC/OD 器件+上拉电阻法 跟 1) 类似。适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。 (3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V电平转换。 ——这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容（巧合），而 CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。 廉价的选择如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列 (那个字母 T 就表 示 TTL 兼容)。 (4) 超限输入降压法(5V→3.3V,3.3V→1.8V, ...) 凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。 这里的"超限"是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源，但越来越多的新器件取消了这个限制 (改变了输入级保护电路)。 例如，74AHC/VHC 系列芯片，其 datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采 用 3.3V 供电，就可以实现5V→3.3V电平转换。 (5) 专用电平转换芯片 最著名的就是 164245，不仅可以用作升压/降压，而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的 (俺前不久买还是￥45/片，虽是零售，也贵的吓人)，因此若非必要，最好用前两个方案。 (6) 电阻分压法 最简单的降低电平的方法。5V电平，经1.6k+3.3k电阻分压，就是3.3V。 (7) 限流电阻法 如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源，但只要串联一个限流电阻，保证输入保护电流不超过极限(如 74HC 系列为 20mA)，仍然是安全的。 (8) 无为而无不为法 只要掌握了电平兼容的规律。某些场合，根本就不需要特别的转换。例如，电路中用到了某种 5V 逻辑器件，其输入是 3.3V 电平，只要在选择器件时选择输入为 TTL 兼容的，就不需要任何转换，这相当于隐含适用了方法3)。

串口电平转换芯片数据手册SP3222_3232E

DESCRIPTION s Meets true EIA/TIA-232-F Standards from a +3.0V to +5.5V power supply s 235KBps Transmission Rate Under Load s 1μA Low-Power Shutdown with Receivers Active (SP3222E ) s Interoperable with RS-232 down to +2.7V power source s Enhanced ESD Specifications: ±15kV Human Body Model ±15kV IEC1000-4-2 Air Discharge ±8kV IEC1000-4-2 Contact Discharge The SP3222E/3232E series is an RS-232 transceiver solution intended for portable or hand-held applications such as notebook or palmtop computers. The SP3222E/3232E series has a high-efficiency, charge-pump power supply that requires only 0.1μF capacitors in 3.3V operation. This charge pump allows the SP3222E/3232E series to deliver true RS-232performance from a single power supply ranging from +3.3V to +5.0V. The SP3222E/3232E are 2-driver/2-receiver devices. This series is ideal for portable or hand-held applications such as notebook or palmtop computers. The ESD tolerance of the SP3222E/3232E devices are over ±15kV for both Human Body Model and IEC1000-4-2 Air discharge test methods. The SP3222E device has a low-power shutdown mode where the devices' driver outputs and charge pumps are disabled. During shutdown, the supply current falls to less than 1μA. SELECTION TABLE L E D O M s e i l p p u S r e w o P 232-S R s r D e v i r 232-S R s r e v i e c e R l a n r e t x E s t n e n o p m o C n w o d t u h S L T T a S -3e t t f o .o N s n i P 2223P S V 5.5+o t V 0.3+224s e Y s e Y 02,812 323P S V 5.5+o t V 0.3+2 2 4 o N o N 6 1

电路图和实物图相互转化专题

电路连接练习（1） 1、按电路图，将实物连成电路. 2、根据图所示的电路图连接图所示的实物图 3、按电路图（甲）连接图（乙）： 4、按图所示的实物图画电路图： 5、按图所示的实物图画电路图：； 6、按图所示的实物图画电路图： 7、按图所示的实物图画电路图： 8、按图所示的实物图画电路图： 9、按图所示的实物图画电路图： 10、按图所示的实物图画电路图：》

11、按图所示的实物图画电路图： 12、按图所示的实物图画电路图： 13、按图所示的实物图画电路图： 14、按图所示的实物图画电路图： [ 15、按图所示的实物图画电路图：] : ？；

电路连接练习（2） 16、按图所示的实物图画电路图： ( 17、按图所示的实物图画电路图： 18、将下图中的元件连接起来，形成并联电路并标出电流的方向.（要求每个开关控制一个灯泡） 19、将下图中给出的元件用导线按要求连接起来，标出电流流动的方向： （1）用开关控制灯泡 （2）用开关控制电动机和发光二极管20、一节电池一个开关、两盏灯L1和L2要组成并联电路，还应再连接两根线就可以了。 ） 21、根据电路图连接实物图： 22、根据电路图连接实物图： 23、根据电路图连接实物图：

24 、 根据电路图 连接实物图： | 25、图B 所示的实物图画成电路图： 26、按图所示的实物图画电路图： 27、根据实物图 画出电路图； 28、根据实物图 画出电路图； 29、将下图中的元件连接起来，形成串联电路并标出电流的方向. { 30、某医院安装了一种呼唤电铃，使各病床的病人均可单独呼叫，只要一按床头的开关，值班室的电铃就响，且与该病床相对应的指示灯亮，请在图中画出正确的连接方法: :

电平转换方法

5V-3.3V电平转换方法 在实际电路设计中，一个电路中会有不同的电平信号。 方案一：使用光耦进行电平转换 首先要根据要处理的信号的频率来选择合适的光耦。高频(20K~1MHz)可以用高速带放大整形的光藕，如6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。如果是20KHz以下可用TLP521。然后搭建转换电路。如将3.3V信号转换为5V信号。电路如下图： CP是3.3V的高速信号，通过高速光耦6N137转换成5V信号。如果CP接入的是5V 的信号VCC=3.3V，则该电路是将5V信号转换成3.3V信号。优点：电路搭建简单，可以调制出良好的波形，另外光耦还有隔离作用。缺点：对输入信号的频率有一定的限制。 方案二：使用三极管搭建转换电路 三极管的开关频率很高，一般都是几百兆赫兹，但是与方案一相比，电路搭建相对麻烦，而且输出的波形也没有方案一的好。 电路如下图： 其中C1为加速电容，R1为基极限流电阻，R2为集电极上拉电阻，R3将输入端下拉到地，保证在没有输入的情况下，输出端能稳定输出高电平。同时在三极管截止时给基区过量的电荷提供泄放回路缩短三极管的退饱和时间。 优点：开关频率高，在不要求隔离，考虑性价比的情况下，此电路是很好的选择。 缺点：输出波形不是很良好。 方案三：电阻分压 这里分析TTL电平和COMS电平的转换。首先看一下TTL电平和CMOS电平的区别。 TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2。最小输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8,噪声容限是0.4V。 CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且有很宽的噪声容限。 下面的电路是将5V的TTL电平转换成3V的TTL电平

电路图与实物图相互转化

1. B L2 L1 2. 3. 4. 5．如图所示，现有一个电池组、两个开关和两盏电灯，请你在接好下面的实物电路图，使S1闭合时L1亮，S2闭合时L2亮。

6．如下图所示，将所给的元件连接起来，要求L1、L2并联，电流表测干路电流，开关控 制整个电路，根据实物连接画电路图。 7．请你设计一个电路图，要求将L1、L2并联，开关S1作总开关，S2控制灯L2，电流表测A1测干路电流，电流表A2测L1所在支路电流，请按要求将下图中所画的实物连接好，并根据实物图画出电路图。 8．某同学用如图的连线来测灯泡L1的电流。 （1）在该图中，电流表的连接有什么错误？ （2）现要测L2灯的电流，但只允许变动原图中一根导线中一个端点的接线位置，应如何改动？ 9．如下图所示的电路盒，面板上有红、绿灯各一个，三个拨动开关S1、S2、S3。为了在不 打开盒子的情况下探究盒内的电路结构，小明做了多次实验并将结果填入下表。

只闭合的开关 S1S2S3S1、S2S 2、S3S1、S3S1、S2、S3灯的发光红灯不亮不亮不亮亮不亮不亮亮 情况绿灯不亮不亮不亮不亮亮不亮亮 根据上述实验情况，在虚线框内画出盒内的电路图。 10.为测小灯泡的电阻，给你如图7—9所示的器材，请你完成如下几个小题。 1．用笔画线代替导线完成电路的连接，并在方框中画出相应的电路图。 11.现有电源、开关、导线、两只灯泡和两只电流表，如图5-5-11所示，请你设计一个电路，要求：两只灯泡并联，两只电流表接入电路中，只要将开关闭合，就能测出干路电流和其中一条支路上的电流。 图5-5-11 图5-5-12 (1)画出你设计的电路图。 (2)按照你设计的电路将图5-5-12中的元件连接起来。(已知干路上的电流约0.56 A) 图7-9

MAX3232电平转换原理图

RS232TO TTL 通讯模块

实现RS232到TTL数据转换。芯片采用MAX3232适用电压3V-5.5V,具有ESD保护功能、支持流控制、零延时自动收发转换和波特率自适应特点，即插即用，稳定可靠。 主要资源： 一、DB9母头RS232接口带流控功能可直接接电脑 二、2.54排针RS232接口带流控功能可替代DB9接头 三、3个指示灯分别是电源指示灯、数据收指示灯、数据发指示灯 四、2.54排针TTL接口带流控功能可直接接TTL设备 淘宝网站 https://https://www.wendangku.net/doc/c615633693.html,/?spm=2013.1.1000126.d21.lOnOC1

以MCU单片机TTL到PC台式机RS232数据通信为例 1、PC台式机接DB9接口 2、MCU通过杜邦线接排针P1接口 P1接口说明 1GND接GND信号流向：GND 2VCC接3V-5V信号流向：VCC<--MCU_5V/MCU_3.3V 3RX接MCU_TX信号流向：PC_RX<--MAX3232<--RX 4TX接MCU_RX信号流向：PC_TX-->MAX3232-->TX 5CTS接MCU_RTS信号流向：PC_CTS<--MAX3232<--MCU_RTS 6RTS接MCU_CTS信号流向：PC_RTS-->MAX3232-->MCU_CTS 产品附件 1、RS232-TTL小板一个 2、杜邦线十根十种颜色 3、防静电自封袋一个 4、原理图

淘宝 https://https://www.wendangku.net/doc/c615633693.html,/?spm=2013.1.1000126.d21.lOnOC1产品图片

RS232接口芯片双电荷泵电平转换器原理

RS232接口芯片双电荷泵电平转换器 原理 电子工业协会Electronic Industries Association Electronic Industries Association(EIA)电子工业协会(EIA) 1924年成立的EIA是美国的一个电子制造商组织。 EIA-232，就是众所周知的RS-232，它定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的串行连结。这个标准被广泛采用。 EIA-RS-232C电气特性: 在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V 逻辑0=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V RS-232-C电平采用负逻辑，即逻辑1：-3~-15V，逻辑0：+3~+15V。 注意，单片机使用的CMOS电平中，高电平（3.5~5V）为逻辑1，低电平（0~0.8V）为逻辑0。 单片机的SCI口要外接电平转换电路芯片把与TTL兼容的CMOS高电平表示的1转换成RS-232的负电压信号，把低电平转换成RS-232的正电压信号。典型的转换电路给出-9V和+9V。

典型的电平转换电路MAXx2xx系列芯片因单电源+5V供电，均有电荷泵电平转换器产生±10V电源，以供RS232电平所需。 一般是接4个泵电容，采用双电荷泵进行电平转换。标准接法如下图。 图1 芯片内带振荡器驱动双电荷泵，分双相四步工作，如下图。 图2电荷泵框图

第一步：S1、S3闭合，电源+5V向C1充电（图3）。C1电压最高可至5V。 图3 第二步：S2、S4闭合，C1所储电荷经S2、S4转移至C3，C3电压最高也可至5V。 C1电荷转移充电途径如红色虚线所示。 C3电压和电源+5V迭加起来提供10V的V+电源。 这时C1负端电位应等于电源+5V，所以C1负端电压波形应是0-+5V 的方波。 第三步：S5、S7闭合，C3所储电荷和电源+5V迭加经S5、S7向C2充电。 C2电压最高可至10V。充电途径如棕色虚线所示。 第二、三步实际同时进行（图4）。

5V到3V3的电平转换-串口通信

5V到3V3的电平转换-串口通信 一、电平转换电路 下面来分析一下电路的设计思路： https://www.wendangku.net/doc/c615633693.html,/BLOG_ARTICLE_244240.HTM 首先声明一下：这个电路是从3V3的角度考虑的！ 1、接收通道 我们首先来明确一下数据流向（其实就是电平驱动方向），接收通道是由5V方驱动的（Source），3V3方只是取电平（Sink），因此TXD5V作为此通道的输入方，RXD3V3作为通道的输出方。 我们知道，三极管（开关型）集电极输出驱动能力不错，我们就设计为集电极输出；但是，只有一个三极管是不行的，因为集电极输出的时候，基极电平和集电极逻辑是相反的；那么，加一个反相器？没必要，那是另外一种电平转换的方法了，我们只需要再使用一个三极管，基极接前级输出就可以了。这样，逻辑转换就完成了，当输入低电平时，Q1截止，集电极输出高电平，Q2导通，集电极输出低电平。同理，高电平分析是一样的。 逻辑转换完成了，那么就是电平的问题了。这很好解决，输入方为5V逻辑，那么就给它一个VCC5，3V3逻辑高电平需要一个3V3，那么就给一个VCC3V3；OK！ 2、发送通道 分析完接收通道，发送通道的原理其实也是一样的，就不详细介绍了。 3、结论 其实如果稍微熟悉电子电路知识的人看来，这个电路实在太简单，正因为如此，我才要强调，基础很重要！否则，一个系统的设计会在这些小地方卡住。 二、电平问题： 单片机手册————电气特性 常用逻辑电平：12V，5V，3.3V； 1.TTL电平： 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

CMOS电平转换电路详解

CMOS电平转换电路详解 COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体（Compiementary symmetry metal oxide semicoductor）集成电路的英文缩写，电路的许多基本逻辑单元都是用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管按照互补对称形式连接的，静态功耗很小。 COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5~+15V均能正常工作，电压波动允许10，当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1，输出电压低于VSS+0.5V（VSS为数字地）为逻辑0。CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc，而输出低电平约为0.1Vcc.当输入电压高于VDD-1.5V时为逻辑1，输入电压低于VSS+1.5V（VSS为数字地）为逻辑0。 TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑1，0V 等价于逻辑0，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 标准TTL输入高电平最小2V，输出高电平最小2.4V，典型值3.4V，输入低电平最大0.8V，输出低电平最大0.4V，典型值0.2V（输入H》2V，输入L《0.8V;输出H 》2.4V（3.4V），输出L《0.4V（0.2V）。 CMOS电平是数字信号还是模拟信号？CMOS电平是数字信号，COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5--+15V均能正常工作，电压波动允许10，当输出电压高于VDD-0.5V 时为逻辑1，输出电压低于VSS+0.5V（VSS为数字地）为逻辑0，一般数字信号才是0和1 。 cmos电平转换电路1、TTL电路和CMOS电路的逻辑电平 VOH：逻辑电平1 的输出电压 VOL：逻辑电平0 的输出电压 VIH ：逻辑电平1 的输入电压 VIH ：逻辑电平0 的输入电压 TTL电路临界值：

电路图和实物图专项练习

实物图与电路图的转化方法 按照电路图连接实物图和将实物图的连接情况画成电路图，是初中电学中一项非常重要的实验技能，是同学们在学习电路知识时应该掌握的基本技能之一，下面向同学们介绍一种做好电路图和实物图转化题的好方法。 一. 根据电路图连接实物图的方法 通常情况下只要对照电路图，从电源正极出发，逐个顺次地将实物图中的各元件连接起来即可，而对于复杂的实物图的连接，我们可以分以下几步完成：（1）在电路图中任选一条单一的回路，并对照这个回路在实物图中将相应的元件连接好。 （2）对照电路图，把所选回路以外的元件分别补连到实物图的相应位置，在连入回路以外的元件时，要找出电路中电流的分流点和汇合点，将回路以外的元件连接在两点之间。这里要特别注意实物图中元件的连接顺序必须与电路图中各元件的顺序一致。 例1. 请按照图1所示的电路图将图2中的实物元件连接起来。 分析：首先在图1中任选一条单一的回路，我们可以选择电池、开关S和灯L2、L3所组成的电路，并按此回路在图2中将对应的实物依次连接起来，将电池的正极接L3的左端，L3的右端接L2的左端，L2的右端接S的右端，S的左端接电池的负极。然后对照图1，将漏选的灯L1、S1连接在分流点（L3的左端）和汇合点（L2的右端），即L1的左端接L3的左端，L1的右端接S1的左端，S1的右端接L2的右端，这样整个电路就连接好了（如图3所示） 图3 小结： 以上连接实物图的方法，我们可以用一句话来概括：先找路、后连图、再补漏。连接实物图时，导线不要交叉，导线的端点必须接在各元件的接线柱上。

二. 根据实物图画电路图的方法 根据实物图画电路图时要用规定的电路符号代替实物，按照实物的连接方式画出规范的电路图。画电路图时要注意： （1）电路图中各元件摆放的位置尽量与实物图中各元件位置相对应，这样便于检查。 （2）各电路元件摆放的位置要均匀、美观； （3）交叉连接的导线，一定要在连接处画一个“黑点”。 例2. 画出图4所示实物电路的电路图。 分析：这个电路包括了以下元件：电池，开关S1、S2、S3，灯L1、L2，要想弄清它们的连接关系，我们要从电源的正极出发，来分析一下电流的路径。 由此我们可以根据以 上分析我们画出的电路图（如图5所示）。 小结：依照实物连接图画电路图，同样也要弄清电流分流点和汇合点，画好电路图后一定要标明元件的符号（与实物相对应）。

3.3V转5V的双向电平转换电路

3.3V转5V的双向电平转换电路 说说所有的电平转换方法，你自己参考～ (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或MOSFET，C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 (2) OC/OD 器件+上拉电阻法 跟1) 类似。适用于器件输出刚好为OC/OD 的场合。 (3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与5V TTL 电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V 电平转换。 ——这是由于3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容（巧合），而CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。 廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列(那个字母 T 就表示TTL 兼容)。 (4) 超限输入降压法(5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...) 凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。 这里的"超限"是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源，但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。 例如，74AHC/VHC 系列芯片，其datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采用3.3V 供电，就可以实现5V→3.3V 电平转换。 (5) 专用电平转换芯片 最著名的就是164245，不仅可以用作升压/降压，而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的(俺前不久买还是￥45/片，虽是零售，也贵的吓人)，因此若非必要，最好用前两个方案。 (6) 电阻分压法 最简单的降低电平的方法。5V电平，经1.6k+3.3k电阻分压，就是3.3V。 (7) 限流电阻法 如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源，但只要串联一个限流电阻，保证输入保护电流不超过极限(如74HC 系列为20mA)，仍然是安全的。 (8) 无为而无不为法 只要掌握了电平兼容的规律。某些场合，根本就不需要特别的转换。例如，电路中用到了某种5V 逻辑器件，其输入是3.3V 电平，只要在选择器件时选择输入为TTL 兼容的，就不需要任何转换，这相当于隐含适用了方法3)。 (9) 比较器法 算是凑数，有人提出用这个而已，还有什么运放法就太恶搞了。 那位说的可以～但我分析你也不是非要芯片不可吧？尽量节约成本啊～ 3.3V转5V 电平转换方法参考 电平转换

电平转换电路

3.1 应用举例－应用SN74LVC2G07实行电平转换 图6显示了SN74LVC2G07一个Buffer作1.8V到5V的转换，另一Buffer 作3.3V到1.8V的转换。 器件的电源电压为1.8V。它可以保证器件将输入最低的VIH识别为有效的高电平。输出上拉电阻的最小值取决于器件开漏脚的最大灌电流能力（maximum current-sinking capability Iol max）。而最大灌电流能力是受限于输出信号的最大允许的上升时间的。 Rpu(min)＝（Vpu-Vol）/ Iol(max) 对于图6中的SN74LVC2G07，假设Vpu1=5V±0.5V，Vpu2=1.8V±0.15V，而且电阻的精度为5% Rpu1(min)＝((5.5V-0.45V)/4mA)×(1/0.95)=1.33kΩ 最接近的标称值为1.5kΩ。 Rpu2(min)＝（（1.8V-0.45V）/4mA）×（1/0.95）＝394.73Ω 最接近的标称值为430Ω。 图7显示了在不同上拉电阻值的情况下具有10pF容性负载情况下的输出波形。当上拉电阻值增大后，输出信号的上升时间也增加了。

3.2 不要在CMOS 驱动的输出端加上拉电阻

在电平转换时，系统设计者不能在CMOS器件的输出端加上拉电阻。这种作法有很多弊端，应该避免使用。一个问题是在输出为低时增加了功耗。当CMOS 驱动输出为高是也会产生另一个危害。高电平的电源会通过上拉电阻对低电平电源灌电流。此时，下部的N沟道晶体管是关闭的，上部的P沟道晶体管是导通的。电流灌入低电平的电源会产生无法预料的后果。 4 FET开关 TI的CB3T,CBT,CBTD和TVC系列的总线开关可以用作Level-shifter。FET开关非常适用于不需要电流驱动并有很短传播时延的电平转换应用。 FET开关的好处： ●很短的传播时延 ●TVC器件（或者将CBT 器件配置为TVC）不用方向控制就可以实现双向电平转换 TI的CB3T系列器件可以用于5V到3.3V转换。图9显示了CB3T器件用作双向电平转换的一些应用。

电平转换电路

7.10 电平转换电路 在数字电路系统中，一般情况下，不同种类器件(如TTL、CMOS、HCMOS等)不能直接相连；电源电压不同的CMOS、HCMOS器件因输出电平不同也不能直接相连，这就涉及到电平转换问题。所幸的是目前单片机应用系统中的MCU、存储器、μP监控芯片、I/O扩展与接口电路芯片等多采用HCMOS工艺；另一方面74LS系列数字电路芯片已普遍被74HC系列芯片所取代。即数字电路系统中的门电路、触发器、驱动器尽可能采用74HC系列（或高速的74AHC系列）芯片、CD40系列或 CD45系列的CMOS器件(速度较HCMOS系列慢，但功耗比HC系列芯片低、电源电压范围宽。当电源电压大于5.5V时，CMOS数字逻辑器件就成了唯一可选的数字IC芯片)，尽量不用74LS系列芯片(速度与74HC系列相同，但电源范围限制为5.0V±5%、功耗大、价格甚至比74HC系列高)与74系列(在74系列中，只有输出级可承受高压的7406、7407 OC门电路芯片仍在使用)。 根据CMOS、HCMOS芯片输出高低电平特征、输入高低电平范围，在电源电压相同，且不大于5.5V情况下，这些芯片能直接相连。因此，在现代数字电子电路中只需解决不同电源电压CMOS、HCMOS器件之间的连接问题。 7.10.1 高压器件驱动低压器件接口电路 高压器件驱动低压器件(如5V驱动3V或9V驱动5V、3V)时，一般不能直接相连，应根据高压器件输出口结构(漏极开路的OD门、准双向或CMOS互补推挽输出)选择相应的接口电路。 对于OD输出引脚，可采用图7-42(a)所示电路，上拉电阻R一般取 10K～510K之间，具体数值与前级输出信号频率有关：输出信号频率高，如1MHz以上方波信号，R取小一些；输出信号频率低，R可取大一些，以减小输出低电平时上拉电阻R的功耗。 对于CMOS互补推挽输出、准双向(如MCS-51的P1、P2、P3口)输出，须在两者之间加隔离二极管，如图7-42(b)所示，其中电阻R选择与图(a)相同，二极管D可采用小功率开关二极管，如1N4148。前级输出高电平时,二极管D截止，后级输入高电平电压接近电源电压。当前级输出低电平时，二极管D导通，后级输入低电平电压=+(二极管导通压降)。显然<1.0V，当后级电路为HCMOS、CMOS器件时，只要输入级N沟

实物图与电路图的转化方法

实物图与电路图的转化法 先分析电路，不用着急连电源，先找那些用电器和电表是并联的，找哪些是串联的，最后连总电路。但是要注意一点：电流表和电压表的连接线柱不要接反了，否则的话要扣分的。 一，根据电路图连接实物图时，一般有以下几个法： 1、先串后并法： 从电源正极开始，先连接电路中元件最多的一条支路，再将其他支路并联在此支路 上。 2、标号法： 从电源正极开始，先连接电路中元件最多的一条支路，再将其他支路并联在此支路 上。 3、标路径法： 当你看到一个电路图，你先识别时串联还是并联。 如果是串联，比如说一个电路依次是从正极到开关S到电器L1到用电器L2到负极，那么我们不妨先在草稿纸上写出电流的向：+ →S →L1 →L2 →—，然后根 据这个就可以依次连接实物图。 如果是并联，那么我们先分清楚电流从正极到负极有几条路，比如说一个并联电路，它的干路是从正极到开关S，支路一是从开关S1到用电器L1，支路二是从开关S2 到用电器L2，那么我们分别写出两条支路的电流向: + →S →S1 →L1 –和+ →S →S2 →L2 →-- , 然后找出相同的部分，那么这些相同的部分就是一条路了，再在不同德部分开始分 岔，这样连接实物图，很有效。 二、根据实物图画出电路图 根据实物图画出电路图是初中物理中常见的题目，在这里可做如下假设： (1)、导线像橡皮筋，可伸长可缩短，不会被扯断。 (2)、接点即可拆分，又可以合并。并且能够移动，只要不夸任电路元件。 (3)、电路元件可以挪动，只要不跨过任接点。 (4)、导线可以拆股，可并股。一般可以拆分多股，多股可以并为一股。

1、替换法、 将实物图中的元件用特定的符号替换下来，再将图形整理成规的电路图的一种法。 替换时要注意： (1)、必须用特定的符号代替电路元件； (2)、接线柱上的连接位置不能改变； (3)、电源极性、电表正负接线柱不能颠倒。 2、节点法： (1)、在实物图中将各元件用字母标好； (2)、从电源正极出发，找到一个节点（就像三岔路口一样，两条或三条或更多导线 交的一点），假定为A点。 (3)、从电源负极出发，找到一个支点，假定为B点； (4)、在A、B之间有电源的部分是干路，在A、B之间但没有电源的部分是支路； (5)画出干路，并标出A、B点； (6)、画出支路； (7)、对照实物图，按照从A点到B点的元件顺序画出第一条支路； (8)、用同样的法画出其他支路； (9)、检查整理，使电路图规、美观； 注：画图时，随时将画出的元件用字母表示。 （一）电流路径法 一. 根据电路图连接实物图的法 通常情况下只要对照电路图，从电源正极出发，逐个顺次地将实物图中的各元件连接起来即可，而对于复杂的实物图的连接，我们可以分以下几步完成：

逻辑电平转换器

逻辑电平转换器 在新一代电子产品设计中，TTL或5V CMOS电平已不再占据逻辑电路统治地位。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转换问题，本文介绍了不同逻辑电平之间的转换方法。 1 逻辑电平转换的必要性 型号I/O通道数单向/双向 Rx/Tx V L范围Vcc范围独立使能速率 MAX3001 8 双向，8/8 1.2V～5.5V 1.65V～5.5V Yes 4Mbps MAX3370 1 双向，1/1 1.65V～ 5.5V 2.5V～5.5V No 2Mbps MAX3371 1 双向，1/1 1.65V～ 5.5V 2.5V～5.5V Yes 2Mbps MAX3372/3 2 双向，2/2 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 230kbps MAX3374 MAX3375 MAX3376 2 单向，2/0 单向，1/1 单向，0/2 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps MAX3377 MAX3378 4 双向，4/4 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 230kbps MAX3379 4 单向，4/0 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps MAX3390 4 单向，3/1 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps MAX3391 4 单向，2/2 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps MAX3392 4 单向，1/3 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps MAX3393 4 单向，0/4 1.2～5.5V 1.65V～5.5V Yes 16Mbps 随着不同工作电压的数字IC的不断涌现，逻辑电平转换的必要性更加突出，电平转换方式也将随逻辑电压、数据总线的形式(例如4线SPI、32位并行数据总线等)以及数据传输速率的不同而改变。现在虽然许多逻辑芯片都能实现较高的逻辑电平至较低逻辑电平的转换(如将5V电平转换至3V电平)，但极少有逻辑电路芯片能够较低的逻辑电平转换成较高的逻辑电平(如将3V逻辑转换至5V逻辑)。另外，电平转换器虽然也可以用晶体管甚至电阻——二极管的组合来实现，但因受寄生电容的影响，这些方法大大限制了数据的传输速率。

1-Wire双向电平转换器(1.8V至5V)参考设计

1-Wire?双向电平转换器(1.8V至5V)参考设计 Stewart Merkel 摘要：设计人员要求1-Wire主机IO采用漏极开路架构，工作在1.8V。而多数1-Wire 从器件无法工作在1.8V。本应用笔记介绍了实现1.8V 1-Wire主机与5V 1-Wire从器件之间电平转换的参考设计(RD)。该参考设计用于驱动典型的1-Wire从器件，利用MAX3394E 电平转换器实现电平转换。 引言 FPGA、微处理器、DS2482-100和DS2480B是常见的1-Wire主机器件。1-Wire/iButton?从器件由Maxim生产，该系列器件的典型工作电压为2.8V至5.25V。过去，传统的1-Wire 主机和从器件均采用5V漏极开路逻辑。 现在，设计人员需要1-Wire主机IO提供1.8V的漏极开路逻辑。而大部分1-Wire从器件可以安全地工作在5V，它们中的绝大多数无法工作在1.8V。需要一个双向电平转换器克服这种限制。本参考设计(RD)采用Maxim?的MAX3394E双向电平转换器，用于解决这类应用中的问题。 电平转换器 MAX3394E双向电平转换器采用8引脚、3mm x 3mm TDFN封装。借助其内部摆率增强电路，可理想用于大电容负载驱动。1-Wire从器件电容负载通常大于500pF。MAX3394E的VCC I/O引脚具有±15kV HBM (人体模式)静电保护，为1-Wire主机提供保护。1-Wire总线通常用于连接外部世界，HBM保护是基本需求。推荐在上拉电阻(R3)、可选择的强上拉电路以及1-Wire从器件处使用DS9503P以增强ESD保护。 应用电路 图1所示电路利用MAX3394E实现1.8V至5V双向电平转换，系统采用漏极开路端口。 图1. 1-Wire双向电平(1.8V至5V)转换器电路原理图，注意，引脚I/O VL和I/O VCC 具有10kΩ内部上拉。 该参考设计的BOM (材料清单)如表1所示。

3.3v和5v双向电平转换芯片

3.3v和5v双向电平转换芯片 74LVC4245，8位电平转换 74LVC4245A,8位双向 NLSX4373，2位电平转换 NLSX4014，4位电平转换 NLSX4378，4位电平转换 NLSX3018，8位电平转换 max3002，8路双向 TXB0104?(她好像有一个系列?0102?0104?0106?0108)， ADG3308 74HCT245：三态输出的八路总线收发器 SN74AVCH2T45 SN74AVC16T245：具有可配置电压转换和3 态输出的16 位双电源总线收发器 SN74LVC2T45DCT：双位双电源总线收发器可配置电压转换和三态输出 SN74LVC4245A：8位 德州仪器宣布推出SN74LVC1T45、SN74LVC2T45、SN74AVC8T245及SN74AVC20T245四款新型双电源电平转换收发器。该新品能够在 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 与5V 电压节点之间进行灵活的双向电平转换，而且可提供全面的可配置性。如果采用AVC 技术，则每条轨可从 1.4V 配置为 3.6V；而采用LVC 技术时则可从1.65V 配置为5.5V。适用于便携式消费类电子产品、网络、数据通信以及计算应用领域。 日前，德州仪器(TI)宣布推出四款新型的双电源电平转换器--AVC1T45、AVC2T45、AVC16T245及AVC32T245，从而进一步扩展其电平转换产品系列。这些转换器能够在互不兼容的I/O之间进行通信。这四款器件均支持1.2V、1.5V、1.8V、2.5V与3.3V节点之间的双向电平转换。在混合信号环境中，可以使用这些电压电平的任意组合，从而提高这些器件的灵活性。 1位AVC1T45与2位AVC2T45可根据需要在电路板上集成单或双转换器功能，而不是通过较高位宽的器件进行路由，这有助于简化电路板布线作业(board routing)，可适用于便携式手持应用的转换要求。AVC16T245与AVC32T245是TI当前16位与32位双电源转换功能的改进版本。这些器件能够提供较低的功耗(AVC16T245的功耗为25μA，而AVCA164245的功耗则为40μA)。该类器件的总线控制选件无需外部上拉/下拉电阻器。TI还提供全面的IBIS模型支持。 SN74AVC1T45与SN74AVC2T45以及总线控制版本SN74AVCH1T45与SN74AVCH2T45均采用NanoStar 与NanoFree芯片级封装。这些器件现已推出，并可提供样片。批量为千套时，预计1T45器件的最低零售单价为0.24美元，而2T45器件的最低零售单价为0.35美元。 SN74AVC16T245和总线控制版本SN74AVCH16T245采用56球栅VFBGA封装。该器件现已推出，并可提