浅析一个逻辑电平转换电路
在某个蓝牙模块的应用中发现一个3.3V和5V逻辑电平转换电路,用在蓝牙UART的传输中。原理图如下:
图中VCC是为5V。
分析
对于数字信号的传输,常见的有以下几种情况:
左端状态 | 右端状态 | 编号 |
推挽高电平 | 高阻弱上拉 | 1 |
推挽低电平 | 高阻弱上拉 | 2 |
弱上拉高电平 | 高阻弱上拉 | 3 |
高阻弱上拉 | 推挽高电平 | 4 |
高阻弱上拉 | 推挽低电平 | 5 |
高阻弱上拉 | 弱上拉高电平 | 6 |
针对以上六种情况逐一分析:
编号1
左端输出推挽高电平,NMOS截止,于是右端被上拉至5V。成功传输高电平。
编号2
左端输出推挽低电平,NMOS导通,于是右端被短路到GND。成功传输低电平。
编号3
左端输出弱上拉高电平,情况与编号1一样。成功传输高电平。
编号4
右端输出推挽高电平,左端高阻上拉,于是NMOS截止,左端仍然处于高电平状态。成功传输高电平。
编号5
右端输出推挽低电平,左端高阻上拉。首先有电流通过NMOS的体二极管,于是左端电压被拉到0.7V左右,此时将导致NMOS导通(因为Vgs超过阈值)呈现低阻态,进一步使得左端电压被拉到GND。成功传输低电平。
编号6
右端输出弱上拉高电平,情况与编号4一样。成功传输高电平。
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