介紹一種單MOS管的雙向電平轉換電路

Word介紹一種單MOS管的雙向電平轉換電路我們經常使用電平轉換（芯片）來轉換IO口電壓實現(xiàn)不同電壓等級芯片之間電平轉換，比如兩個處理器使用串口通訊，其中一個處理器的串口為1.8V電平，另外一個為3.3V，兩個處理器串口直接相連不太合適(有時候自己玩玩還是可以的)，需要電平轉換芯片。這里介紹一種單MOS管的雙向電平轉換電路，簡單易用，用在對速率要求不高的場合。以下為單MOS管電平轉換電路，左側為1.8V電平邏輯，右側為3.3V電平邏輯，下面詳細介紹一下。

1、從（高壓）側向低壓側轉換

1)右側開關閉合直接接地，（模擬）輸入低電平，當開關閉合后，可以理解為有兩個過程出現(xiàn)。

第一個過程，開關閉合后MOS管漏極接地為0V，左側的1.8V（電源）（電流）經過R1和MOS管內的體（二極管），最后流入GND，此時MOS管源極電壓只有一個二極管的管壓降(這里假設為0.6v)，那么MOS管的柵極和源極之間的Vgs=1.2V。

第二個過程，柵極和源極之間的電壓約為1.2V，MOS管開始導通，最終會使源極電壓為0V，實現(xiàn)0v輸出。

2)右側開關斷開，漏極被電阻拉高，為3.3V，模擬高電平輸入。此時Vgs=0V，MOS管截止，源極電壓被1.8V電壓拉高，實現(xiàn)從3.3V至1.8V電平轉換。

2、從低壓側向高壓側轉換

左側低壓部分使用一個開關模擬高低電平輸入。

1)左側開關閉合直接接地，模擬輸入低電平，此時MOS管的Vgs=1.8V，MOS管開始導通，拉低漏極電壓至0V，實現(xiàn)低電平轉換。

2)左側開關斷開，此時Vgs=0V，MOS管截止，漏極電壓被3.3V電壓拉高，實現(xiàn)從1.8V至3.3V電平轉換。

3、小疑惑

開始筆者使用2N7002P這個器件（仿真），發(fā)現(xiàn)高電平側輸入0V時，低電平側電平不能到底，0.6V左右，這是什么原因呢?剛開始以為是內部二極管的管壓降，其實不是。

帶著疑惑，（下載）了這兩款MOS管的手冊，如下圖MOS管的轉移特性曲線，左側是SI2302DS，右側是2N7002P，從圖中可以看出SI2302DS從1V開始逐漸導通，而2N7002P從2V左右開始導通，2N7002P的導通電壓高一些，因此在以上電路中使用2N7002P導通程度比使用SI2302DS要小，2N7002P管導通壓降較大，再加上左側1.8V電壓較低，Vgs較小，所以出現(xiàn)低電平不能到底的問題。

其實這個問題好解決：

1、增大VCC1的電壓，使Vgs增大，增大MOS導通程度，當然這樣就不能用在1.8V和3.3V互轉，可以用在3.3V和5.0V互轉。

2、增大R4也可以，R4增大后，R4壓降就大，源極電壓減小。如下圖，R4增大為100K的仿真結果，源極電壓降為15.3mV，基本就是0了。注意一點左側一般接入（單片機）的IO管腳，要注