TI-选择正确的电平转换方案
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电平不考虑5V器件输出内阻以及3V器件输入内阻,VL=R2*VS/(R2+R1)，选择合适的R1和R2,使得电压匹配。
优点：电路实现简单。
电平转换计算公式
电平转换计算公式在电子电路中，经常会遇到需要进行电平转换的情况，比如将高电平转换为低电平，或者将低电平转换为高电平。
这种情况下，我们就需要使用电平转换电路来完成这一转换过程。
在设计电平转换电路时，我们需要首先明确输入输出的电平范围和逻辑电平标准，然后根据实际需求选择合适的电平转换电路。
电平转换计算公式是设计电平转换电路时必不可少的工具之一，它可以帮助我们快速准确地计算出所需的电阻值或其他元件数值，从而满足电路设计的要求。
本文将介绍几种常见的电平转换计算公式，并结合实际例子进行说明，希望能够帮助读者更好地理解和应用电平转换计算公式。
1. 电平转换计算公式。
在电子电路中，常见的电平转换方式有两种，一种是将高电平转换为低电平，另一种是将低电平转换为高电平。
下面分别介绍这两种情况下的电平转换计算公式。
1.1 高电平转换为低电平。
当需要将高电平转换为低电平时，常用的电平转换电路是电阻分压电路。
电阻分压电路由两个电阻组成，输入信号通过这两个电阻形成一个电压分压，从而实现电平转换。
电阻分压电路的计算公式如下：Vout = Vin (R2 / (R1 + R2))。
其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，R1和R2分别为两个电阻的阻值。
根据这个公式，我们可以通过调整R1和R2的数值来实现不同的电平转换比例，从而满足不同的电路设计需求。
1.2 低电平转换为高电平。
当需要将低电平转换为高电平时，常用的电平转换电路是三极管放大电路。
三极管放大电路通过对输入信号进行放大，从而实现电平转换。
三极管放大电路的计算公式如下：Vout = Vin (1 + R2 / R1)。
其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，R1和R2分别为输入和输出端的电阻。
通过调整R1和R2的数值，我们可以实现不同的电平转换倍数，从而满足不同的电路设计需求。
2. 实际例子。
下面通过一个实际例子来说明如何应用电平转换计算公式进行电路设计。
假设我们需要将一个3.3V的高电平信号转换为1.8V的低电平信号，我们可以使用电阻分压电路来实现这一转换过程。
TTL和COMS电平匹配以及电平转换的方法
TTL和S电平匹配以及电平转換的方法一. TTLTTL集成电胳的主要塑武为晶体管-晶体管逻辑门(transistor-transistor logic gate ) , TTL大部分都采用5V电源。
1•输出高电平Uoh和输岀低电平UolUoh$2.4V,UolW0.4V2. 输入高电平和输入低电平Uih$2.0V, UilW0.8V二. CMOSCMOS电路是电卄•控翎器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分亀感，因此不用的输人常不应开路，接到地或者电源上。
CMOS电胳的优点是蝶声容限较宽，静态功耗很小。
1•输岀高电平Uoh和输岀低电平UolUoh^VCC, Uol~GND2•输入高电平Uoh和输入低电平UolUih$0.7VCC,UilW0.2VCC ( VCC 为电源电压，GND 为地) 从上面可以看出:在同样5V电源电圧悄况下，S电路可以直接驰动TTL,因为CMOS的編岀高电平大于2.0V,输岀低电平小于0.8V； MJTTL电路则不能宜接胞动CMOS电路，HLO 岀高电平为大于2.4V,如杲落在2.4V~3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小干0.4V满足要求，师以在TTL电路驱RJS电路时需要加上竝电阻。
如果出现不同电压电源的悄况，也可以通过上面的方法进行判断。
血果电路中岀现3.3V的S电路去驱动5V CMOS电路的悄况,如3.3V单H机ifjL24HC.it种悄况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT （74系列的输人输岀在卞面有介绍）的芯片，因为3.3V CMOS可以直接驱动5V的TL电路;或者加电压转换芯片；还有就是把单片机的I/O 口设为开漏，然后«l±fi电址到5V,逆种悄况下得根据实际悄况调整电皿的大小，以保证信号的上升沿时间。
三.74系列简介74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片,74系列中分为很多种,而我们平时用的应该是以下几种：74LS, 74HC, 74HCT迪三种,逆三种系列在电平方面的区别如下:输入电平输岀电平74LS TTL电平TTL电平74HC S电平S电平74HCT TTL 电平S电平++++++++++++++++++++++++++++++++++++TTL和CMOS电平1、TTL电平(什么是TTL电平)：输出高电平＞2.4V,输出低电平＜0.4V o在室温下，一般输出高电平是3.5V, 输岀低电平是0.2V。
常用电平标准及转换方案
电路中的各电平标准简明介绍电路中有各种电平标准，下面总结一下。
和新手以及有需要的人共享一下^_^.现在常用的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有一些速度比较高的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。
下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。
TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。
所以后来就把一部分“砍”掉了。
也就是后面的LVTTL。
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL（Low Voltage TTL）：Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL：Vcc：2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
更低的LVTTL不常用就先不讲了。
多用在处理器等高速芯片，使用时查看芯片手册就OK了。
TTL使用注意：TTL电平一般过冲都会比较严重，可能在始端串22欧或33欧电阻；TTL电平输入脚悬空时是内部认为是高电平。
要下拉的话应用1k以下电阻下拉。
TTL输出不能驱动CMOS输入。
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。
相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。
常用的电平转换方法
项目过程中，经常出现电平不匹配的问题，就需要进行电平匹配。
本文介绍几种常用的低速信号电平匹配方法1、 三极管+上拉电阻法，如下图是VCC1V8转VCC3V3：RESET_REQ_B 信号是CPU 发出的信号，电平为1.8V ，而APX811的MR_N 信号高电平要求3.3V ，故通过一个NPN 三极管进行电平转换。
如上图，当RESET_REQ_B 为high 的时候，三极管关断，此时MR_N 电平为上拉VCC_3V3，当RESET_REQ_B 为low 的时候，三极管导通，MR_N 信号为低，实现了电平转换。
但运用此电路的时候，一定要正确使用三极管，如下是某项目中设计的一个3.3V 转1.8V 的电平转换电路。
实际测量过程中发现不管BT_RSTn 电平如何变化，BT_RST_N 的电平都是2.5V ，该电路是由NPN 三极管时序1.8V 转3.3V ，由于PN 结的原因，BC 之间导通，三级管的基级电压VCC_3V3通过BC 之间的的PN 结直接到集电极，查看规格书，PN 结电压大约在0.8V 左右，故集电极BT_RST_N 的电压一直为2.5V 左右。
NPN 三极管使用中，一定要保证VC>VB ，如下为三极管工作的四种状态。
2、 电阻分压法RESET_REQ_B5RESET54.7KohmBT_RSTn10电阻分压法只能用于高电平转低电平的电路中，如上中3.3V 转1.8V(VDDS)电路，可以通过电阻分压法进行电平转换。
如下是修改后的电路：3、 使用串阻方法该方法也只适用于高电平转低电平电路，如下：高逻辑电平驱动低逻辑电平时，可串联50Ω~330Ω电阻实现电平的转换，串联电阻的阻值需要根据I/O 口动态电流计算。
4、 使用OD/OC 门芯片+上拉电阻如下图，采用了一个输出为OD 门的buffer 芯片，实现1.8V 转1.35V 的电平转换5、 电平转换芯片专用电平转换芯片主要用于信号速率较高，对信号要求延时等由要求的电路中，如下是MDC/MDIO （SMI ）使用的电平转换芯片。
TTL和COMS电平匹配以及电平转换的方法
TTL和COMS电平匹配以及电平转换的方法TTL和COMS电平匹配以及电平转换的方法一．TTLTTL集成电路的主要型式为晶体管－晶体管逻辑门（transistor-transistor logic gate），TTL大部分都采用5V电源。
1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUoh≥2.4V,Uol≤0.4V2.输入高电平和输入低电平Uih≥2.0V，Uil≤0.8V二．CMOSCMOS电路是电压控制器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分敏感，因此不用的输入端不应开路，接到地或者电源上。
CMOS电路的优点是噪声容限较宽，静态功耗很小。
1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUoh≈VCC，Uol≈GND2.输入高电平Uoh和输入低电平UolUih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC（VCC为电源电压，GND为地）从上面可以看出:在同样5V电源电压情况下，COMS电路可以直接驱动TTL，因为CMOS的输出高电平大于2.0V,输出低电平小于0.8V；而TTL电路则不能直接驱动 CMOS电路，TTL的输出高电平为大于2.4V，如果落在2.4V～3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小于0.4V满足要求，所以在TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻。
如果出现不同电压电源的情况，也可以通过上面的方法进行判断。
如果电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5V CMOS电路的情况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种情况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT（74系列的输入输出在下面有介绍）的芯片，因为3.3V CMOS 可以直接驱动5V的TTL电路；或者加电压转换芯片；还有就是把单片机的I/O口设为开漏，然后加上拉电阻到5V，这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小，以保证信号的上升沿时间。
三．74系列简介74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片，74系列中分为很多种，而我们平时用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC，74HCT 这三种，这三种系列在电平方面的区别如下：输入电平输出电平74LS TTL电平 TTL电平74HC COMS电平 COMS电平74HCT TTL电平 COMS电平++++++++++++++++++++++++++++++++++++TTL和CMOS电平1、TTL电平(什么是TTL电平)：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
电平转换方案
电平转换方案1. 引言在电子设备和电路设计中，电平转换是一个常见的问题。
不同设备或电路之间可能采用不同的电平标准，如5V、3.3V、2.5V等，为了确保正确的信号传输和兼容性，需要进行电平转换。
本文将介绍电平转换的背景知识、常见的电平转换方案以及各种方案的优缺点。
2. 背景知识2.1 电平标准不同设备或电路常采用不同的电平标准，主要包括：•TTL（Transistor-Transistor Logic）电平：常见的电压标准为0V~5V，适用于许多数字电路。
•CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）电平：常见的电压标准为0V3.3V或0V5V，适用于许多数字电路。
•LVCMOS（Low Voltage CMOS）电平：常见的电压标准为0V1.8V或0V3.3V，适用于低功耗数字电路。
•LVTTL（Low Voltage TTL）电平：常见的电压标准为0V~3.3V，适用于低功耗数字电路。
2.2 电平转换的目的电平转换主要是为了实现不同电平标准之间的互联互通，确保信号能够正确传输。
常见的应用场景包括：•不同电平标准的设备之间的通信。
•不同电平标准的外设与主控芯片之间的连接。
3. 常见的电平转换方案3.1 使用电平转换芯片常见的电平转换方案之一是使用专门的电平转换芯片。
这些芯片通常包含了输入电平和输出电平之间的转换电路，能够在不同电平标准之间实现电平的转换。
优点：•专用芯片，性能稳定可靠。
•可以实现多个通道的电平转换。
•部分芯片提供了自动方向控制功能，简化了硬件设计。
缺点：•芯片成本较高。
•大部分芯片需要外部电源供电。
•需要占用额外的PCB空间。
3.2 使用电平转换电路除了使用专用的电平转换芯片，也可以使用离散的电平转换电路来实现电平转换。
这些电路通常由离散的电阻、晶体管等器件组成，在具有一定电路设计能力的情况下，可以实现相对简单的电平转换功能。
优点：•成本较低，只需要少量的离散器件。
电平转换1.8v转3.3v
电平转换1.8v转3.3v一、电平转换的基本概念电平转换，是指在电子电路中，将某一电压级别的信号转换为另一电压级别的信号。
在电子设备间传输数据时，由于供电电压不同，需要进行电平转换以保证数据的正确传输。
本文将重点介绍如何实现1.8v转3.3v的电平转换。
二、1.8v转3.3v电平转换的必要性随着电子产品的小型化、低功耗发展趋势，很多设备的供电电压逐渐降低。
在这种情况下，原先使用3.3v电压的器件可能不再适用于较低电压环境。
进行1.8v转3.3v电平转换，可以解决电压不匹配的问题，保证设备正常工作。
三、1.8v转3.3v电平转换的方法1.采用升压稳压器升压稳压器可以将输入电压提升到目标电压，适用于1.8v转3.3v的电平转换。
在选择升压稳压器时，应注意输入电压、输出电压、电流等参数，以确保匹配设备需求。
2.采用线性稳压器线性稳压器具有转换效率低、发热严重的缺点，但在某些特定场景下，如电源电压变化范围较小的情况下，可以实现1.8v转3.3v的电平转换。
3.采用开关稳压器开关稳压器具有转换效率高、体积小等优点，适用于对体积和效率有较高要求的场合。
开关稳压器可以通过调整开关频率、变压器等参数，实现1.8v转3.3v的电平转换。
四、电平转换器的应用领域1.嵌入式系统：电平转换器在嵌入式系统中应用广泛，如处理器、FPGA、SoC等，用于接口电压匹配。
2.通信设备：在通信领域，电平转换器用于实现不同电压级别的设备之间的信号传输。
3.电源管理系统：电平转换器在电源管理系统中起到关键作用，如电池充放电管理、负载调整等。
五、注意事项和常见问题解决1.选择合适的电平转换器：根据设备接口电压、电流等参数，选择合适的电平转换器。
2.注意电平转换器的稳定性：电平转换器在长时间运行过程中，可能会出现稳定性问题，如输出电压波动、噪声等，需要关注。
3.散热处理：开关稳压器在转换过程中会产生较多热量，需注意散热处理，以免影响设备性能和寿命。
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1. 简介
在今天的电子电路系统中电压电平的转换基本成为了必须。
例如：一
个ASIC的供电为VccA，而I/O器件的供电为VccB。
为了使它们之间正常通信，就需要一个如图1的电平转换（level－translation）方案。
输入电平限值和器件的输出电平主要根据器件采用的工艺技术和供电。
图2显示了不同的供电和元件技术的限值范围。
为了成功的实现两个
器件的接口，一定要保证以下的条件：
■驱动器件的Voh必须大于接收器件的Vih
■驱动器件的Vol必须小于接收器件的Vil
■驱动器件的输出电压范围不能超过接收器件的可容忍的I/O电
压范围
2. 双电源电平转换器件（Dual-Supply Level Translators）
2.1 特性
双电源的器件是为了满足两类总线或不同供电器件之间的异步通讯的。
这类器件采用双电源：VccA为A端（A side）供电，VccB为B端供电。
对于数据从A到B或B到A都能传输的双向的电平转换器件，方向取决于输入pin DIR的逻辑电平。
如果器件有OE控制，在OE有无效时
A端和B端的总线隔离。
TI的双电源器件有各种位宽的应用并几乎覆盖了当前出现的全部的供
电应用。
这些器件灵活，易用并能实现双向转换，对于许多电平转换
的应用都是理想的选择（译者注：强！）。
它们的电流驱动能力可以
使其适合长线及重载的应用。
SN74AVCB324245是一种32位双电源电平转换器件（由四组8位端口组成）。
图3显示了SN74AVCB324245的1.8V转3.3V的一个端口，同
时另一个端口实现3.3V到1.8V的转换。
双电源器件的优点：
●可以在不同电压结点间灵活的转换
●具有电流驱动的能力
●具有不同的位宽
2.2 产品列表
表1汇总了TI的双电源产品。
从2004一月起TI为其双电源产品实行了一种非常容易理解的
命名规则。
图4描述了SN74AVC8T245的名称解析。
3. 开漏输出器件
具有开漏输出的器件是指在输出和地之间有个N沟道的三极管（T1）。
如图5，这些器件可以用于电平转换的应用。
输出电压由VccB决定。
VccB可以大于输入高电平电压（up－translate）也可以低于输入高电平电压（down－translate）。
开漏器件对于各种电压节点间的电平转换非常有用。
但是，这种电平转换的方法存在一些缺点。
例如，当输出电平为低时，N沟道三极管是导通的，这样在VccB和GND之间有一个持续的电流流过上拉电阻
Rpullup和三极管T1。
这会影响整个系统的功耗。
采用较大值的上拉电阻可以减小电流。
但是，但是大的阻值会使输出
信号的上升时间变慢。
开漏输出器件的优点如下：
●可以用于各种电压节点的Up-translate和down－translate转
换
●可以用于“线与”方式
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，
其它的作3.3V到1.8V的转换。
待续.....
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Buffe r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 cur rent-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CMO S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：
<!--[if !supportLists]-->●<!--[endif]-->很短的传播时延
<!--[if !supportLists]-->●<!--[endif]-->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。
在图9中，SN74CB3T3306被用来连接3V和5V总线。
CB3T的电源为3V。
当信号从5V总线到3V总线时，CB3T器件将输出电压设置为3V。
当信号从3V总线到5 V总线时，5V端的输出电压为2.8V。
这对于5V TTL器件的Vih电平是可用的。
但是这种应用有两个弊端：
<!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->CB3T3306的2.8V的Voh电平降低了5V端的高电平噪声余度（margin）。
此时的噪声余度为2.8V-2.0V=8 00mV。
<!--[if !supportLists]-->2.<!--[endif]-->因为CB3T器件的输出高电平没有被驱动到VCC的电压轨，5V接收端会出现额外的电源功耗ΔIcc 电流（在第6节会详细讨论ΔIcc）
注意：VCC=3V，TA=25℃，Io=1uA时，Voh电平为2.8V。
对于5V CMOS接收端而言2.8V不是有效的Vih电平。
因此，CB3T器件不能3V总线向5V CMOS总线的升压转换。
4.1 CBT和CBTD器件
CBT和CBTD系列器件可以用来作5V系统与3.3V系统的连接。
这类器件只能用来作5V CMOS系统与3.3V系统的降压转换。
它们还可以用于5V TTL系统与3.3V系统的双向转换。
图10显示了SN74CBT1G384作5V到3.3V的转换。
器件的VCC脚与5V电源间必须连接一个外部的二极管。
外部的二极管将导通三极管的门电压将为4.3V。
再加上Vgs上的1V压降，Pin2上的电压就为3.3V了。
增加的二极管可用于将输出置为很低的电压。
有时，二极管上的静态电流太小，不能使二极管导通，就需要在二极管与地之间加个电阻R来提供足够的偏置电流。
图11显示了5V转3.3V的波形。
从输入端到输出端的传输时延非常小。
CBT器件也可以配置为Translation Voltage Clamp(TVC)器件，在双向应用中就不用方向控制了。
未完，待续.......。