(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
如仙童半导体公司的 74LVX4245、TI 公司的 SN74ALVC164245、
SN74ALVC4245。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)。
2. 电平转换的“五要素”
(1) 电平兼容
解决电平转换问题,最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。
而电平兼容原则就两条:
VOH > VIH
VOL < VIL
再简单不过了!当然,考虑抗干扰能力,还必须有一定的噪声容限: