一.起因

一般在消費電路的元器件之間，不同的器件IO的電壓是不同的，常規的有5V，3.3V，1.8V等。當器件的IO電壓一樣的時候，比如都是5V，都是3.3V，那么其之間可以直接通訊，比如拉中斷，I2C data/clk 腳雙方直接通訊等。當器件的IO電壓不一樣的時候，就需要進行電平轉換，不然無法實現高低電平的變化。

二.電平轉換電路

常見的有幾種電平轉換電路，適用于不同的場景。

一、二極管電平轉換

二、三極管電平轉換

三、MOS電平轉換

四、電平轉換芯片

1.二級管：

當A口為高電平的時候(5V)，此時二極管截止，B端由于接了上拉電阻，所以電平為3.3V(高)

當A口為低電平的時候(0V)，此時二極管導通，B端的電平電壓為0(低)

這樣就實現了A端io對B端io電壓的控制，弊端就是這種接法只能A端控制B端，無法雙向控制。也就是高電壓向低電壓轉換，不適合低電壓向高電壓轉換

原理分析：

當MCU-TX為高電平，二極管D1截止，BLUE-RX接電源3V3上拉電阻，此時BLUE-RX電平控制在3V3高電平，MCU-TX為5V高電平；

當MCU-TX為低電平，二極管D1導通，BLUE-RX接入低電平，此時BLUE-RX低電平，MCU-TX為低電平；

2.三極管：

正向轉換：

當A口為低電壓(0V)時，三極管導通，B口的電壓也為低電壓(0V)。

當A口為高時，三極管截止，B口的電壓被3.3V上拉為高電壓。

反向轉換：

當A口為高時，三極管導通，B口的電壓也為低電壓(0V)。

當A口為低電壓(0V)時，三極管截止，B口的電壓被3.3V上拉為高電壓。

這樣就實現了A端io對B端io電壓的控制，弊端就是這種接法只能A端控制B端，無法雙向控制。也就是高電壓向低電壓轉換，不適合低電壓向高電壓轉換。相較于二極管的轉換電路，三極管可以支持較小IO驅動能力的芯片。

3.MOS管轉換電路

MOS電平轉換支持雙向轉換，一般用于i2c等通訊場景較多，如下：

1.當MCU_SCL為高的時候，Q4 mos管的Vgs < 0，MOS管截止，SCL被上拉拉高

2.當MCU_SCL為低的時候，Q4 mos管的Vgs > 0，MOS管導通，SCL被拉低

3.當SCL為高時，Q4 mos管狀態不變，維持截止，那么MCU_SCL為低

4.當SCL為低時，Q4 mos管狀態不變，維持截止，但是mos管內部的體二極管把MCU_SCL拉低，此時Q4 mos管導通，進一步拉低MCU_SCL。

4.電平轉換芯片

這一種方式就因供應商差異了，一般對轉換頻率有高要求時，會用到第三方電平轉換芯片

電平轉換范圍廣：VCC(A): 1.65 V to 3.6 V and VCC(B): 2.3 V to 5.5 V

最大數據速率：50 Mbps

多種封裝

轉換通道數：4

主要適用于：I2C，UART，GPIO 等

典型應用如下：

圖4 NTS0104 典型應用