ARM核心板之—電平轉換電路（上）

　　電子工程師在電路設計過程中，經常會碰到處理器MCU的I/O電平與模塊的I/O電平不相同的問題，為了保證兩者的正常通信，需要進行電平轉換。以下，我們將針對電平轉換電路做出詳細的分析。

　　對于多數MCU，其引腳基本上是CMOS結構，因此輸入電壓范圍是：高電平不低于0.7VCC，低電平不高于0.3VCC。

　　但在介紹電平轉換電路之前，我們需要先來了解以下幾點：

　　⒈ 解決電平轉換問題，最根本的就是要解決電平的兼容問題，而電平兼容原則有兩條：①VOH>VIH②VOL

　　圖1 閾值電壓

　　⒉ 對于多電源系統，某些器件不允許輸入電平超過電源電壓，針對有類似要求的器件，電路上應適當做些保護。

　　⒊ 電平轉換電路會影響通信速度，所以使用時應當注意通信速率上的要求。

　　⒋ 不同轉換方式的驅動能力有所不同，在選擇上應適當地加以考慮。

　　⒌ 當需要轉換的路數較多時，轉換方式選擇不當將會導致元器件較多，或布線不方便。

　　下面通過致遠電子MiniARM核心板的實例來給大家分享常用的電平轉換電路方法。

　　1. 電阻分壓法

　　電阻分壓法是最簡便的一種方法，該電路的工作方式是對邏輯電平高的進行分壓。以MiniARM核心板與GPRS模塊通信為例。MiniARM核心板IO電平為3.3V，而GPRS模塊的IO電平為2.8V，兩者之間通信時可以用圖2來實現電平匹配。

　　圖2 電阻分壓法

　　對電阻分壓的轉換電路進行測試，轉換后波形如圖3所示。

　　圖3 電平轉換波形

　　2. 二極管鉗位法

　　使用二極管來實現電平匹配，以MiniARM核心板與GPRS模塊為例。

　　圖4 二極管鉗位法

　　當GPRS模塊TXD為高電平時，由于二極管D2的鉗位作用，MiniARM的RXD會得到2.8V+VF高電平電壓。

　　當MiniARM的TXD為高電平時，由于二極管D1的鉗位作用，GPRS模塊的RXD會得到2.8V+VF高電平電壓。

　　使用該電路應注意：

　　1.MiniARM的TXD輸出端串聯電阻R1的作用是限流， 同時R1會限制兩者之間的通信速度。

　　2.MiniARM的TXD輸出端會通過二極管D1向GPRS模塊的VDD_EXT電源輸入電流，防止VDD_EXT過壓。

　　3.GPRS模塊TXD的VOL最大值為0.1V,當輸出低電平時，由于二極管的鉗位作用，MiniARM的RXD的電壓是0.1V+VF,該低電壓應低于VIL。

　　先為大家介紹以上兩種電平轉換電路，后續將介紹其他幾種方法。

　　MiniARM工控核心板具有強大的功能和可靠的穩定性，通過選用該系列核心板進行產品開發，可以使得用戶的產品開發流程更短、開發的產品更具可靠。其簡要描述如下表所示。