一个I2C的5V和3.3V电平转换的经典电路分享（转载）

易阳

在电平转换器的操作中要考虑下面的三种状态：
1  没有器件下拉总线线路。“低电压”部分的总线线路通过上拉电阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET管的门极和源极都是3.3V， 所以它的VGS 低于阀值电压，MOS-FET管不导通。这就允许“高电压”部分的总线线路通过它的上拉电阻Rp拉到5V。此时两部分的总线线路都是高电平，只是电压电平不同。

2   一个3.3V 器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET 管的源极也变成低电平，而门极是3.3V。VGS上升高于阀值，MOS-FET 管开始导通。然后“高电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET管被3.3V器件下拉到低电平。此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。
3    一个5V 的器件下拉总线线路到低电平。MOS-FET管的漏极基底二极管“低电压”部分被下拉直到VGS 超过阀值，MOS-FET管开始导通。“低电压”部分的总线线路通过导通的MOS-FET 管被5V的器件进一步下拉到低电平。此时，两部分的总线线路都是低电平，而且电压电平相同。

这三种状态显示了逻辑电平在总线系统的两个方向上传输，与驱动的部分无关。状态1 执行了电平转换功能。状态2 和3按照I2C 总线规范的要求在两部分的总线线路之间实现“线与”的功能。

除了3.3V VDD1 和5V VDD2的电源电压外，还可以是例如：2.5V VDD1 和12V VDD2。在正常操作中，VDD2必须等于或高于VDD1（在开关电源时允许VDD2 低于VDD1）。

MOS-N 场效应管 双向电平转换电路 -- 适用于低频信号电平转换的简单应用


如上图所示，是 MOS-N 场效应管 双向电平转换电路。
双向传输原理：
为了方便讲述，定义 3.3V 为 A 端，5.0V 为 B 端。

A端输出低电平时（0V）  ，MOS管导通，B端输出是低电平（0V）
A端输出高电平时（3.3V），MOS管截至，B端输出是高电平（5V）
A端输出高阻时（OC）   ，MOS管截至，B端输出是高电平（5V）

B端输出低电平时（0V）  ，MOS管内的二极管导通，从而使MOS管导通，A端输出是低电平（0V）
B端输出高电平时（5V）  ，MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）
B端输出高阻时（OC）   ，MOS管截至，A端输出是高电平（3.3V）

优点：
1、适用于低频信号电平转换，价格低廉。
2、导通后，压降比三极管小。
3、正反向双向导通，相当于机械开关。
4、电压型驱动，当然也需要一定的驱动电流，而且有的应用也许比三极管大。

silentsnow

第一次看到这样的转换电路。
果真不错。

谢谢分享。

感觉需要注意一些参数:NMOS的二极管的Forward 电压和3.3V芯片的VIL。例如，如果二极管的电压是0.7V（大部分的NMOS的二极管在forward电流小的时候应该是少过0.7V这个数值的），我们要确保3.3V那边的芯片VIL是少过0.7V。

对于更低的电压，例如2.5V，感觉转换的时候有点危险。例如EEPROM I2C接口的芯片VIL都是0.2*VCC，也就是说，2.5V的VIL最大值是0.5V。如果NMOS的二极管电压超过0.5V，那么2.5V的VIL就过了数据手册的标注值了。信号就在meta-stability 区间了。

南京-杨

参考一下

南京-杨

通过慢慢的分析 可以好好学一次 N沟道的MOS

seder

很有启发的帖子。

dcea

不错不错！！！！！！！！

Star

很不错！
我第一次看到这样的电路时，没太在意，当然也没有去研究原理；
到后来又见到客户用这样的电路，才注意起来，原来MOS管也有此妙用之处。
所以处处留心皆学问，有实际工作中学到的，印象会更加深刻！

slinow

简单，实用的电路

hyhstephen

谢谢分享！！！！

南京-杨

这帖我看了两遍 每次收获都不一样