[實用新型]雙向電平轉換電路

有效

• 申請號: 201720594115.7
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN206759420U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 嚴玉婷;肖冬瑞;毛珂;陳雁寧;唐巧慧;陳依;肖慧云
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 龍騰,黃麗

技術領域

本實用新型涉及電路設計技術領域，特別涉及一種雙向電平轉換電路。

背景技術

電平轉換在電子電路設計中經常用到，特別是在數字電路產品廣泛使用的今天，各種廠家推出的邏輯芯片存在工作時邏輯電平水平并不統一，這就造成不同的數字芯片在工作時邏輯電平不一致而無法正常通信的情況，例如芯片A（在本專利的描述中，將工作邏輯電平相對較低的芯片定義為“低電平芯片”）工作邏輯電平為3.3V，而芯片B（在本專利的描述中，將工作邏輯電平相對較高的芯片定義為“高電平芯片”）工作邏輯電平為12V，此時低電平芯片（芯片A）和高電平芯片（芯片B）就不能直接進行邏輯通信，若讓芯片A和芯片B直接進行邏輯通信就會存在無法識別對方發來的數字信號或燒壞芯片邏輯端口的可能，為了解決這類電平不匹配的問題，在設計數字電路產品時，就需要考慮對不同邏輯電平進行相互轉換，特別是雙向邏輯電平的轉換。

現有的雙向電平轉換電路大多是基于多個分立元件搭建而成，例如中國專利CN 1996758A中利用反相器+三極管+二極管+上拉電阻等分立元件來搭建；中國專利CN103199847A中通過控制兩顆 NPN 型三極管的通斷時序，以實現第一電平信號與第二電平信號之間的雙向轉換。這些電路都存在以下的問題：電路采用數量較多的分立元件搭建（整個電路中涉及的分立元件數量均在10個以上），電路整體結構較復雜、不夠簡潔且整塊電路體積較大，這樣的電路結構難以在細小的空間內實現多路并行IO邏輯電平轉換的同時搭建，此外，由于涉及的元件過多，實際生產時容易出現因某一個元件焊接不良而導致整個電路無法工作的嚴重后果。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種涉及的元器件數量少、結構簡潔、體積較小的雙向電平轉換電路。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：一種雙向電平轉換電路，包括：運放U1、電阻R1、電阻R2、二極管D1、用于連接正電源的正電源接口VCC、用于連接高電平芯片的第一電平接口VCC1_IO和用于連接低電平芯片的第二電平接口VCC2_IO，所述第一電平接口VCC1_IO連接電阻R1，所述電阻R1分別連接電阻R2、第二電平接口VCC2_IO和運放U1的同向輸入端，所述電阻R2分別連接GND和運放U1的反向輸入端，所述運放U1的電源正端連接正電源接口VCC，所述運放U1的電源負端接GND，所述運放U1的輸出端連接二極管D1的正極，所述二極管D1的負極連接第一電平接口VCC1_IO，所述正電源接口VCC輸入運放U1電源正端的電壓值與高電平芯片的工作邏輯電平值VCC1相等；

其中，VCC1*R₂/(R₁+R₂)等于或近似等于VCC2；

上式中，所述VCC2為低電平芯片的工作邏輯電平值，所述R₁為電阻R1的阻值，所述R₂為電阻R2的阻值。

進一步地，所述雙向電平轉換電路還包括電阻R3和電阻R4，所述電阻R2分別連接GND和電阻4，所述電阻R4再分別連接運放U1的反向輸入端和電阻R3，所述電阻R3連接正電源接口VCC；

其中，0<VCC1*R₄/(R₃+R₄)<VCC2*(1/3)；

上式中，所述R₃為電阻R3的阻值，所述R₄為電阻R4的阻值。

其中，所述高電平芯片的工作邏輯電平值VCC1為12V，所述低電平芯片的工作邏輯電平值VCC2為3.3V，所述電阻R1的阻值R₁為5.1KΩ，所述電阻R2的阻值R₂為2KΩ，所述電阻R3的阻值R₃為10KΩ，所述R4的阻值R₄為1KΩ。

本實用新型的工作原理如下所述：