一种基于NMOS三极管的双向电平转换电路设计

armfly

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如图所示。


T1、T2为分立的NMOS三极管，s为源极，d为漏极，g为栅极。Rp为上拉电阻，一个连接在s,g之间；另一个连接d与VDD2。g端连接VDD1。电路工作时，要求VDD1<VDD2。
根据NMOS三极管的阻抗特性，我们知道当Vds>0,Vgs>VT时，Rds即s,d两端的电阻非常小，反之电阻非常大。S,d之间有一个等效二极管，当三极管正常工作时，Vds>0，这个管子处于反偏状态。而当s端电平高于d端时，这个二极管就会导通。
先讨论信号从左边向右边传输的过程。
当SDA1为高时，s端电平为VDD1，Vgs=0，ds端高阻。此时d端电平由VDD2上拉，SDA2输出也为高。
当SDA1为低时，s端电平为0，Vgs>VT，sd端导通，d端被拉低，SDA2为低。
再说从右向左的过程。
高电平过程如上，不再赘述。
当SDA2为低时，d端为0，s端由于上拉为VDD1，所以Vsd>0，二极管导通，把s端拉为低，又导致Vgs>VT，使得sd导通。
优点
系统简单，可以实现双向传输，电平适应范围大。
缺点
如rp和NMOS管选择不当，延时较大。