本帖最后由 cr315 于 2022-11-12 15:42 编辑
今天我们来讲讲，下面这个“电平转换”电路，理解后令人心情愉快。电路设计其实也可以很有趣。 先说一说这个电路的用途：当两个MCU在不同的工作电压下工作（如MCU1 工作电压5V；MCU2 工作电压3.3V），那么MCU1 与MCU2之间怎样进行串口通信呢？相关文章：STM32与51单片机串口通信实例。很明显是不能将对应的TX、RX引脚直接相连的，否测可能造成较低工作电压的MCU烧毁！ 下面的“电平双向转换电路”就可以实现不同VDD（芯片工作电压）的MCU之间进行串口通信。
该电路的核心在于电路中的MOS场效应管（2N7002）。他和三极管的功能很相似，可做开关使用，即可控制电路的通和断。不过比起三极管，MOS管有挺多优势，后面将会详细讲起。下图是MOS管实物3D图和电路图。简单的讲，要让他当做开关，只要让Vgs（导通电压）达到一定值，引脚D、S就会导通，Vgs没有达到这个值就截止。
那么如何将2N7002应用到上面电路中呢，又起着什么作用呢？下面我们来分析一下。
如果沿着a、b两条线，将电路切断。那么MCU1的TX引脚被上拉为5V，MCU2的RX引脚也被上拉为3.3V。2N7002的S、D引脚（对应图中的2、3引脚）截止就相当于a、b两条线，将电路切断。也就是说，此电路在2N7002截止的时候是可以做到，给两个MCU引脚输送对应的工作电压。 下面进一步分析： 数据传输方向MCU1-->MCU2。
1. MCU1 TX发送高电平（5V），MCU2 RX配置为串口接收引脚，此时2N7002的S、D引脚（对应图中的2、3引脚）截止，2N7002里面的二极管3-->2方向不通。那么MCU2 RX被VCC2上拉为3.3V。2. MCU1 TX发送低电平（0V），此时2N7002的S、D引脚依然截止，但是2N7002里面的二极管2-->3方向通，即VCC2、R2、2N7002里的二极管、MCU1 TX组成一个回路。2N7002的2引脚被拉低，此时MCU2 RX为0V。该电路从MCU1到MCU2方向，数据传输，达到了电平转换的效果。接下来分析数据传输方向MCU2-->MCU1
1. MCU2 TX发送高电平（3.3V），此时Vgs（图中1、2引脚电压差）电压差约等于0，2N7002截止，2N7002里面的二极管3-->2方向不通，此时MCU1 RX引脚被VCC1上拉为5V。2. MCU2 TX发送低电平（0V），此时Vgs（图中1、2引脚电压差）电压差约等于3.3V，2N7002导通，2N7002里面的二极管3-->2方向不通，VCC1、R1、2N7002里的二极管、MCU2 TX组成一个回路。2N7002的3引脚被拉低，此时MCU1 RX为0V。 该电路从MCU2到MCU1方向，数据传输，达到了电平转换的效果。 到此，该电路就分析完了，这是一个双向的串口电平转换电路。MOS的优势：1、场效应管的源极S、栅极G、漏极D分别对应于三极管的****极e、基极b、集电极c，它们的作用相似，图一所示是N沟道MOS管和NPN型晶体三极管引脚，图二所示是P沟道MOS管和PNP型晶体三极管引脚对应图。相关文章：MOS管基本认识。
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
