MOS管電平轉換電路中的問(wèn)題分析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-11-01
在電路開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們經(jīng)常遇到兩個(gè)系統電平不一致的情況，比如IIC通信。
使用MOS管搭建雙向電平轉換電路，是比較常見(jiàn)的做法，電路如圖1中虛線(xiàn)框所示，MOS管的部分參數如圖2所示。
電路原理很簡(jiǎn)單，分兩種情況：
1. 從A到B
A為高電平時(shí)，MOS管關(guān)斷，B端通過(guò)上拉，輸出高電平；
A為低電平時(shí)，MOS管內的體二極管導通，使MOS管的S極被拉低，從而使Vgs=3.3V>Vgs(th)=1.6V，MOS管導通，B端被拉低，輸出低電平；
A為高阻態(tài)時(shí)，MOS管關(guān)斷，B端通過(guò)上拉，輸出高電平。
2. 從B到A
B為高電平時(shí)，MOS管關(guān)斷，A端通過(guò)上拉，輸出高電平；
B為低電平時(shí)，Vgs=3.3V>Vgs(th)=1.6V，MOS管導通，A端被拉低，輸出低電平；
B為高阻態(tài)時(shí)，MOS管關(guān)斷，A端通過(guò)上拉，輸出高電平。
一直以來(lái)使用這個(gè)電路沒(méi)有出現過(guò)問(wèn)題，但結果是上電后，模塊B無(wú)法正常啟動(dòng)工作。
出現該問(wèn)題的原因也很簡(jiǎn)單，就是模塊B的通信引腳除了通信之外，還有其他作用，如圖1所示，其在上電時(shí)需要通過(guò)下拉10K電阻R3到GND實(shí)現低電平，并維持一段時(shí)間，以確保模塊B能正常啟動(dòng)。
但如果直接使用該轉換電路，示波器測量到的模塊B引腳電平，在上電瞬間的波形如圖3所示，可以看到幅值在2.3V左右，已經(jīng)達到了模塊B的高電平標準，因此，模塊B啟動(dòng)失敗，之后該引腳一直輸出為低電平。
分析一下工作過(guò)程，上電瞬間，B點(diǎn)電壓是3.3V通過(guò)R2和R3分壓后得到，理論值等于2.2V，與實(shí)測波形接近。
在該電路中，信號流是從B到A單向傳輸的，因此想到可以去掉電阻R2，那樣B點(diǎn)在上電瞬間就不會(huì )有上拉電壓，但是實(shí)際去掉R2后，模塊B依舊無(wú)法啟動(dòng)。
進(jìn)一步分析，在上電瞬間B點(diǎn)電壓確實(shí)為0，但是也因此導致Vgs=3.3V，MOS管導通，R3又和上拉電阻R1形成了分壓關(guān)系，導致B點(diǎn)無(wú)法拉到低電平。
因此，如果想要繼續使用該電平轉換電路的話(huà)，必須加大上拉電阻R1和R2的值，使分壓后的B點(diǎn)電位達到低電平標準，但是上拉電阻改的太大的話(huà)，A端高電平可能會(huì )有問(wèn)題，所以最終選擇使用兩個(gè)三極管組成的電平轉換電路，如圖4所示，問(wèn)題解決。
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