5V电平信号与3.3V电平信号转换问题及方法
现在低压、低耗器件越来越多，3.3v、2.1v电平信号越来越常见。这就存在了一个电平转换问题。
当然很多时候都不需要转化，一些器件具有较大的包容性。具体能不能包容多种电平需要查看IC手册。如果能容忍其相异的电压，就不需要交转换单元了。
加上转换电路肯定会对通信速度、稳定性有所限制。
转化前要注意两个地方。
1、ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
这个是保证IC安全、健康的限制参数，应用连接时千万别超过这个范围。比如：DVDD(模拟电源)对DGND(模拟地)电压范围是-0.3V到+6.0V ;数字I/O口电压对地电压范围是-0.3V到+vdd+0.3V 。
2、需不需要电平信号转换单元就看下面这个参数：
可见这个IC的数字逻辑输入低电平门限<0.7V(3.3V情况)；高电平门限>2V(3.3V情况)；当然这些参数都是限制在ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS的。
下面转入正题，看看电平转换方法。
1、较低电平转较高电平（比如3.3V转5V）：
“低”接较低电平信号；“高”接较高电平信号。
两个晶体管，保证两端信号极性一致。
2、较高电平转较低电平（比如3.3V转5V）：
分析:当“高”处（+5V电平信号）输出为逻辑1，二极管截至（相当于断开），低处被上拉到约+3.3V。
当“低”处（+5V电平信号）输出为逻辑0，二极管导通，理想情况“低”处导通到0电压，实际“低”处电压是二极管导通压降（0.7V左右，如果觉得高，可以使用肖特基二极管，肖特基二极管管压降小）。
有一些电平信号转换可以采用比较器，我以前在一个比较器手册上看过这种应用，也十分方便，就是成本有些高。
我听一些网友说，可以在不同电平信号之间串一个小电阻解决问题。我也这样试过（3.3V的cyclon2与5V的单片机通信），好像能正常使用，不过总感觉不太安稳，呵呵。
详解电平种类与电平转换 1. 常用的电平转换方案 (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或 MOSFET，C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 (2) OC/OD 器件+上拉电阻法 跟 1) 类似。适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。 (3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V电平转换。 ——这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容（巧合），而 CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。 廉价的选择如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列 (那个字母 T 就表 示 TTL 兼容)。 (4) 超限输入降压法(5V→3.3V,3.3V→1.8V, ...) 凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。 这里的"超限"是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源，但越来越多的新器件取消了这个限制 (改变了输入级保护电路)。 例如，74AHC/VHC 系列芯片，其 datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采 用 3.3V 供电，就可以实现5V→3.3V电平转换。 (5) 专用电平转换芯片 最著名的就是 164245，不仅可以用作升压/降压，而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的 (俺前不久买还是￥45/片，虽是零售，也贵的吓人)，因此若非必要，最好用前两个方案。 (6) 电阻分压法 最简单的降低电平的方法。5V电平，经1.6k+3.3k电阻分压，就是3.3V。 (7) 限流电阻法 如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源，但只要串联一个限流电阻，保证输入保护电流不超过极限(如 74HC 系列为 20mA)，仍然是安全的。 (8) 无为而无不为法 只要掌握了电平兼容的规律。某些场合，根本就不需要特别的转换。例如，电路中用到了某种 5V 逻辑器件，其输入是 3.3V 电平，只要在选择器件时选择输入为 TTL 兼容的，就不需要任何转换，这相当于隐含适用了方法3)。
第六章信号转换电路 6-1 常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。 常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D （模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。 采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。 模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。 V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。广泛地应用于调频、调相信号的解调等。 V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。I/V （电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置。 在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模/数转换器（简称A/D转换器或ADC）。相反，经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等，因此还需要数/模转换器（简称D/A转换器或DAC）将数字量转换成相应的模拟信号。 6-2 试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。 选择要求如下： 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流。
5V-3.3V电平转换方法 在实际电路设计中，一个电路中会有不同的电平信号。 方案一：使用光耦进行电平转换 首先要根据要处理的信号的频率来选择合适的光耦。高频(20K~1MHz)可以用高速带放大整形的光藕，如6N137/TLP113/TLP2630/4N25等。如果是20KHz以下可用TLP521。然后搭建转换电路。如将3.3V信号转换为5V信号。电路如下图： CP是3.3V的高速信号，通过高速光耦6N137转换成5V信号。如果CP接入的是5V 的信号VCC=3.3V，则该电路是将5V信号转换成3.3V信号。优点：电路搭建简单，可以调制出良好的波形，另外光耦还有隔离作用。缺点：对输入信号的频率有一定的限制。 方案二：使用三极管搭建转换电路 三极管的开关频率很高，一般都是几百兆赫兹，但是与方案一相比，电路搭建相对麻烦，而且输出的波形也没有方案一的好。 电路如下图： 其中C1为加速电容，R1为基极限流电阻，R2为集电极上拉电阻，R3将输入端下拉到地，保证在没有输入的情况下，输出端能稳定输出高电平。同时在三极管截止时给基区过量的电荷提供泄放回路缩短三极管的退饱和时间。 优点：开关频率高，在不要求隔离，考虑性价比的情况下，此电路是很好的选择。 缺点：输出波形不是很良好。 方案三：电阻分压 这里分析TTL电平和COMS电平的转换。首先看一下TTL电平和CMOS电平的区别。 TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2。最小输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8,噪声容限是0.4V。 CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且有很宽的噪声容限。 下面的电路是将5V的TTL电平转换成3V的TTL电平
DESCRIPTION s Meets true EIA/TIA-232-F Standards from a +3.0V to +5.5V power supply s 235KBps Transmission Rate Under Load s 1μA Low-Power Shutdown with Receivers Active (SP3222E ) s Interoperable with RS-232 down to +2.7V power source s Enhanced ESD Specifications: ±15kV Human Body Model ±15kV IEC1000-4-2 Air Discharge ±8kV IEC1000-4-2 Contact Discharge The SP3222E/3232E series is an RS-232 transceiver solution intended for portable or hand-held applications such as notebook or palmtop computers. The SP3222E/3232E series has a high-efficiency, charge-pump power supply that requires only 0.1μF capacitors in 3.3V operation. This charge pump allows the SP3222E/3232E series to deliver true RS-232performance from a single power supply ranging from +3.3V to +5.0V. The SP3222E/3232E are 2-driver/2-receiver devices. This series is ideal for portable or hand-held applications such as notebook or palmtop computers. The ESD tolerance of the SP3222E/3232E devices are over ±15kV for both Human Body Model and IEC1000-4-2 Air discharge test methods. The SP3222E device has a low-power shutdown mode where the devices' driver outputs and charge pumps are disabled. During shutdown, the supply current falls to less than 1μA. SELECTION TABLE L E D O M s e i l p p u S r e w o P 232-S R s r D e v i r 232-S R s r e v i e c e R l a n r e t x E s t n e n o p m o C n w o d t u h S L T T a S -3e t t f o .o N s n i P 2223P S V 5.5+o t V 0.3+224s e Y s e Y 02,812 323P S V 5.5+o t V 0.3+2 2 4 o N o N 6 1
《测控电路》实验指导书 王月娥编写 电子工程与自动化学院
目录 实验一典型放大器的设计 (5) 实验二精密检波和相敏检波实验 (8) 实验三信号转换电路实验 (12) 实验四细分电路实验 (14)
《测控电路》课程实验教学大纲 一、制定实验教学大纲的依据 根据本校《2011级本科指导性培养计划》和《测控电路》课程教学大纲制定。 二、本实验课在专业人才培养中的地位和作用 《测控电路》是测控技术与仪器专业专业任选课。电路实验技能是从事测控行业工作者的一项基本功。本实验课的教学目的就在于加强学生对《测控电路》课程有关理论知识的掌握以及测控电路实验技能和实验方法的训练。 三、本实验课讲授的基本实验理论 1、如何基于集成运算放大器设计模拟运算电路、电桥放大器以及仪用放大电路。 2、幅度调制与解调电路的原理。 3、信号转换电路原理。 4、电阻链细分电路的原理。 四、本实验课学生应达到的能力 1、培养学生独立分析电路的能力。 2、培养学生独立设计、搭接电路的动手能力。 3、培养学生使用典型电工电子学仪器的技能。 4、培养学生处理测量数据和撰写实验报告的能力。 五、学时、教学文件 学时：本课程总学时为32学时,其中实验为8学时,占总学时的25%。 六、实验考核办法与成绩评定 根据学生做实验的情况及实验报告，由指导教师给出成绩，成绩按优、良、中、及格、不及格五档给分。以15%的比例计入课程总成绩。 七、仪器设备及注意事项 注意事项：注意人身安全，保护设备。 八、实验项目的设置及学时分配 制定人： 审核人： 批准人：
注意事项 为了顺利完成实验任务，确保人身、设备的安全，培养学生严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质。要求每个学生在实验时，必须注意如下事项： 一、实验前必须充分预习，认真阅读实验指导书，明确实验任务及要求，弄清实验原理，拟定好实验方案，做好分工。 二、使用仪器设备前，必须熟悉其性能，预习操作方法及注意事项，并在使用时严格遵守操作规程。做到准确操作。 三、实验接线要认真检查，确定无误方可接通电源。初学或没有把握时，应请指导教师审查同意后再接通电源。使用过程中需要改线时，需先断开电源，才可拆、接线。 四、实验中应注意观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形及其它现象）。实验记录经指导教师审阅签字后，才可拆除实验线路。此记录应附在实验报告后，作为原始记录的依据。 五、实验过程中发生任何破坏性异常现象，（例如元器件冒烟、发烫有气味或仪器设备出现异常），应立即切断电源，保护现场，及时报告指导教师，不得自行处理。等待查明原因、排除故障、教师同意后，才能继续进行实验。如发生事故，应自觉填写事故报告单，总结经验，吸取教训。损坏仪器、器材，要服从实验室和指导教师对事故的处理。 六、实验结束后，关掉仪器设备的电源开关，再拉闸，并将工具、导线、仪器整理好，方可离开实验室。 七、遵守实验室纪律，注意保持实验室整洁、安静。不做与实验内容无关的事。 八、进行指定内容之外的实验，要经过指导教师的同意。不得乱动其他组的仪器设备、器材和工具。借用器材如有损坏、丢失，要按实验室规定赔偿。 九、实验后，应按要求认真书写实验报告，并按时交给教师。 十、每次实验结束，学生轮流协助实验室打扫卫生和整理仪器。以增强参与管理意识。
常见TTL电平转换电路 ------设计参考 1.二、三级管组成的TTL/CMOS电平转换电路，优点是价格非常低，缺点是要求使用在 信号频率较低的条件下。 建议上拉电阻为10K时，可使用在信号频率为几百Khz以下的环境中，曾经在960Khz 的串口通信中做过测试。上拉电阻越小，速率越高，但是电路的功耗也越高，在低功耗要求高的电路中需要慎重考虑。在选择二、三极管时，尽量选用结电容小，开关速率高的。 A ) 图1所示电路，仅能使用在输入信号电平大于输出信号电平的转换上，例如3.3V转2.8V。二极管选用高速肖特基二极管，并且V F尽量小，例如RB521S。 图1 B ) 图2电路，仅能使用在输入信号电平大于输出信号电平的转换上，例如3.3V转2.8V，否则PNP管可能关不断。如果对输出低电平电压幅度有较严格的要求，PNP管则选用饱和压降小些的管子。PNP管也不如NPN的通用。VCC_OUT是输出信号的电源电压。 图2
C ) 图3是NPN管组成的转换电路，对输入和输出电平的谁高谁低没有要求，适用性很好。其中VCC_IN是输入信号的电源电压，VCC_OUT是输出信号的电源电压。转换后输出的低电平VOL=Vin_Lmax+Vsat，Vin_Lmax为输入信号低电平的最高幅值，Vsat为NPN管的饱和压降，如果对输出低电平电压幅度有较严格的要求，NPN管则选用饱和压降小些的管子，以满足一般电路中VOL<0.8V的要求。 图3 2.OC/OD输出的反相器组成的电平转换电路。 图4，由2级反相器组成，反相器必须是OC/OD输出的。反相器的电源与输入信号的电平相同或者相匹配，最后的输出电平由上拉电阻上拉到输出信号的目标电平上。上拉电阻的取值直接影响功耗和可适用的信号频率。 图4
在各个领域中常用芯片汇总 1. 音频pcm编码DA转换芯片cirrus logic的cs4344，cs4334，4334是老封装，据说已经停产，4344封装比较小，非常好用。还有菲利谱的8211等。 2. 音频放大芯片4558，833，此二芯片都是双运放。为什么不用324等运放个人觉得应该是对音频的频率响应比较好。 3. 74HC244和245，由于244是单向a=b的所以只是单向驱动。而245是用于数据总线等双向驱动选择。同时245的封装走线非常适合数据总线，它按照顺序d7-d0。 4. 373和374，地址锁存器，一个电平触发，一个沿触发。373用在单片机p0地址锁存，当然是扩展外部ram的时候用到62256。374有时候也用在锁数码管内容显示。 5. max232和max202，有些为了节约成本就用max202，主要是驱动能力的限制。 6. 网络接口变压器。需要注意差分信号的等长和尽量短的规则。 7. amd29系列的flash，有bottom型和top型，主要区别是loader区域设置在哪里？bottom型的在开始地址空间，top型号的在末尾地址空间，我感觉有点反，但实际就是这么命名的。 8. 164，它是一个串并转换芯片，可以把串行信号变为并行信号，控制数码管显示可以用到。 9. sdram，ddrram，在设计时候通常会在数据地址总线上加22，33的电阻，据说是为了阻抗匹配，对于这点我理论基础学到过，但实际上没什么深刻理解。 10. 网卡控制芯片ax88796，rtl8019as，dm9000ae当然这些都是用在isa总线上的。 11. 24位AD：CS5532，LPC2413效果还可以 12. 仪表运放：ITL114，不过据说功耗有点大 13. 音频功放：一般用LM368 14. 音量控制IC. PT2257/9. 15. PCM双向解/编码ADC/DAC CW6691.
常用的电平转换方案 TTL、CMOS、ECL等电路的高低电平阀值不同，他们之间逻辑连接需要电平转换；还有，就是接口与接口之间的，如RS232与485之间，USB与串口之间等等，由于这些接口协议里面定义的电平不同，所以也需要电平转换。 1. 常用的电平转换方案 (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或MOSFET，C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 图1. 电阻-二极管拓扑，是在同一根信号线上实现双向转换的可选技术之一
图2. 分立/数字晶体管是实现双向转换的另外一种选择 (数据入和数据出也被称为主入从出(MISO)和主出从入(MOSI)。SPI能够使用超过20Mbp的时钟信号，使用CMOS推挽逻辑。由于SPI是单向的，没有必要在同一根信号线上实现双向转换。这使电平转换变得简单一些，因为 可以采用电阻与二极管(图1)或分立/数字晶体管(图2)等简单方案。I2C、SMBusTM和1-Wire 接口为双向、漏极开路拓?扑。I2C有3个速度范围：≤ 100kbps的标准模式，≤ 400kbps的快速模式，≤ 3.4Mbps的高速模式。双向总线的电平转换更加困难，因为必须在同一根数据线上进行双向转换。基于电阻-二极管或集电极/漏极开路的单级晶体管转换器的简单拓扑由于固有的单向性，无法满足要求。 ) (2) OC/OD 器件+上拉电阻法 跟1) 类似。适用于器件输出刚好为OC/OD 的场合。 (3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与5V TTL 电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作 3.3V→5V 电平转换。 ——这是由于3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容（巧合），而CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。 廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列(那个字母T 就表示TTL 兼容)。 (4) 超限输入降压法(5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...) 凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。 这里的"超限"是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源，但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。 例如，74AHC/VHC 系列芯片，其datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采用 3.3V 供电，就可以实现5V→3.3V 电平转换。 (5) 专用电平转换芯片 最著名的就是164245，不仅可以用作升压/降压，而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的(俺前不久买还是￥45/片，虽是零售，也贵的吓人)，因此若非必要，最好用前两个方案。
74AVC1T145 1、概述 74AVC1T145是一款具有双向电压转换和3态输出的单位双电源收发器。它的功能端口有1位输入输出端口（A和B），一个方向控制输入（DIR）和双电源引脚（V CC(A)和V CC(B)）。同时V CC(A)和V CC(B)可以输入介于0.8 V 到3.6 V的电压实现器件在任意低电压节点之间的转换（0.8 V, 1.2 V, 1.5 V, 1.8 V, 2.5 V 和3.3 V）。引脚A和DIR由V CC(A)供电，引脚B由V CC(B)供电。在DIR上的高电平允许从A传输到B，也允许在DIR上的低电平从B传输到A。 该器件明确规定在局部省电模式时使用I OFF。I OFF将使输出失能，防止在电源关闭时破坏性的回路电流通过器件。当VCC(A)或VCC(B)处于地电平电压时处于挂起模式，同时A和B 将处于高阻态。 2、功能与优点 ?电源电压范围宽： ◆ ◆ ?噪声抑制能力强 ?符合JEDEC标准： ◆-12 (0.8 V to 1.3 V) ◆-11 (0.9 V to 1.65 V) ◆-7 (1.2 V to 1.95 V) ◆-5 (1.8 V to 2.7 V) ◆-B (2.7 V to 3.6 V) ?静电保护： ◆HBM JESD22-A114E类3 b超过8000 V ◆MM JESD22-A115-A超过200 V ◆CDM JESD22-C101C超过1000 V ?最大数据速率： ◆500 Mbit / s(1.8 V至3.3 V的转换) ◆320 Mbit / s(< 1.8 V至3.3 V转换) ◆320 Mbit / s(转换为2.5 V和2.5 V) ◆280 Mbit / s(转换到1.5 V) ◆240 Mbit / s(转换到1.2 V) 挂起模式或睡眠模式； ?锁存性能超过100 mA / JESD 100 II级 ?输入接受电压最高达3.6 V ?低噪声时过冲和欠冲小于VCC的10% ?I OFF电流提供部分省电模式操作 ?多种封装选择 ?指定使用温度范围从-40°C到+ 85°C和?40°C到+ 125°C 3、订购信息（略） 4、标记（略） 5、逻辑图
第一章绪论 1-1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-3测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式信号与数字式信号。随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。 图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。根据被测量的不同，可进行相应的量程切换。传感器的输出一般较小，常需要放大。图中所示各个组成部分不一定都需要。例如，对于输出非调制信号的传感器，就无需用振荡器向它供电，也不用解调器。在采用信号调制的场合，信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路（常为滤波器），将信号与噪声分离，将不同成分的信号分离，取出所需信号。有的被测参数比较复杂，或者为了控制目的，还需要进行运算。对于典型的模拟式电路，无需模数转换电路和计算机，而直接通过显示执行机构输出，因此图中将模数转换电路和计算机画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号，这时需要模数转换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下，采用计算机。
TTL和CMOS电平总结 TTL和CMOS电平总结 TTL——Transistor-Transistor Logic HTTL——High-speed TTL LTTL——Low-power TTL STTL——Schottky TTL LSTTL——Low-power Schottky TTL ASTTL——Advanced Schottky TTL ALSTTL——Advanced Low-power Schottky TTL FAST(F)——Fairchild Advanced schottky TTL CMOS——Complementary metal-oxide-semiconductor HC/HCT——High-speed CMOS Logic(HCT与TTL电平兼容) AC/ACT——Advanced CMOS Logic(ACT与TTL电平兼容)（亦称ACL） AHC/AHCT——Advanced High-speed CMOS Logic(AHCT与TTL电平兼容) FCT——FACT扩展系列，与TTL电平兼容 FACT——Fairchild Advanced CMOS Technology 1，TTL电平： 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平 是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。 2，CMOS电平： 1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。 3，电平转换电路： 因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需 要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。哈哈 4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱 动门电路。 5，TTL和COMS电路比较： 1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。 2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。 COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。 COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常
3.3V转5V的双向电平转换电路 说说所有的电平转换方法，你自己参考～ (1) 晶体管+上拉电阻法 就是一个双极型三极管或MOSFET，C/D极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。 (2) OC/OD 器件+上拉电阻法 跟1) 类似。适用于器件输出刚好为OC/OD 的场合。 (3) 74xHCT系列芯片升压(3.3V→5V) 凡是输入与5V TTL 电平兼容的5V CMOS 器件都可以用作3.3V→5V 电平转换。 ——这是由于3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容（巧合），而CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。 廉价的选择如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/...) 系列(那个字母 T 就表示TTL 兼容)。 (4) 超限输入降压法(5V→3.3V, 3.3V→1.8V, ...) 凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件，都可以用作降低电平。 这里的"超限"是指超过电源，许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源，但越来越多的新器件取消了这个限制(改变了输入级保护电路)。 例如，74AHC/VHC 系列芯片，其datasheets 明确注明"输入电压范围为0~5.5V"，如果采用3.3V 供电，就可以实现5V→3.3V 电平转换。 (5) 专用电平转换芯片 最著名的就是164245，不仅可以用作升压/降压，而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案，但是也是很昂贵的(俺前不久买还是￥45/片，虽是零售，也贵的吓人)，因此若非必要，最好用前两个方案。 (6) 电阻分压法 最简单的降低电平的方法。5V电平，经1.6k+3.3k电阻分压，就是3.3V。 (7) 限流电阻法 如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源，但只要串联一个限流电阻，保证输入保护电流不超过极限(如74HC 系列为20mA)，仍然是安全的。 (8) 无为而无不为法 只要掌握了电平兼容的规律。某些场合，根本就不需要特别的转换。例如，电路中用到了某种5V 逻辑器件，其输入是3.3V 电平，只要在选择器件时选择输入为TTL 兼容的，就不需要任何转换，这相当于隐含适用了方法3)。 (9) 比较器法 算是凑数，有人提出用这个而已，还有什么运放法就太恶搞了。 那位说的可以～但我分析你也不是非要芯片不可吧？尽量节约成本啊～ 3.3V转5V 电平转换方法参考 电平转换
5V到3V3的电平转换-串口通信 一、电平转换电路 下面来分析一下电路的设计思路： https://www.doczj.com/doc/015168069.html,/BLOG_ARTICLE_244240.HTM 首先声明一下：这个电路是从3V3的角度考虑的！ 1、接收通道 我们首先来明确一下数据流向（其实就是电平驱动方向），接收通道是由5V方驱动的（Source），3V3方只是取电平（Sink），因此TXD5V作为此通道的输入方，RXD3V3作为通道的输出方。 我们知道，三极管（开关型）集电极输出驱动能力不错，我们就设计为集电极输出；但是，只有一个三极管是不行的，因为集电极输出的时候，基极电平和集电极逻辑是相反的；那么，加一个反相器？没必要，那是另外一种电平转换的方法了，我们只需要再使用一个三极管，基极接前级输出就可以了。这样，逻辑转换就完成了，当输入低电平时，Q1截止，集电极输出高电平，Q2导通，集电极输出低电平。同理，高电平分析是一样的。 逻辑转换完成了，那么就是电平的问题了。这很好解决，输入方为5V逻辑，那么就给它一个VCC5，3V3逻辑高电平需要一个3V3，那么就给一个VCC3V3；OK！ 2、发送通道 分析完接收通道，发送通道的原理其实也是一样的，就不详细介绍了。 3、结论 其实如果稍微熟悉电子电路知识的人看来，这个电路实在太简单，正因为如此，我才要强调，基础很重要！否则，一个系统的设计会在这些小地方卡住。 二、电平问题： 单片机手册————电气特性 常用逻辑电平：12V，5V，3.3V； 1.TTL电平： 输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
产品 型号规格性能说明型号规格性能说明 名称 74LS SN74LSOO四2输入与非门SN74LSO1四2输入与非门 SN74LSO2四2输入与非门SN74LS03四2输入与非门 SN74LS04六反相器SN74LS05六反相器 SN74LS06六反相缓冲器/驱动器SN74LS07六缓冲器/驱动器 SN74LS08四2输入与非门SN74LS09四2输入与非门 SN74LS10三3输入与非门SN74LS11三3输入与非门 SN74LS12三3输入与非门SN74LS13三3输入与非门 SN74LS14六反相器.斯密特触发SN74LS15三3输入与非门 SN74LS16六反相缓冲器/驱动器SN74LS17六反相缓冲器/驱动器 SN74LS20双4输入与门SN74LS21双4输入与门 SN74LS22双4输入与门SN74LS25双4输入与门 SN74LS26四2输入与非门SN74LS27三3输入与非门 SN74LS28四输入端或非缓冲器SN74LS30八输入端与非门 SN74LS32四2输入或门SN74LS33四2输入或门 SN74LS37四输入端与非缓冲器SN74LS38双2输入与非缓冲器 SN74LS40四输入端与非缓冲器SN74LS42BCD－十进制译码器 SN74LS47BCD－七段译码驱动器SN74LS48BCD－七段译码驱动器SN74LS49BCD－七段译码驱动器SN74LS51三3输入双与或非门 SN74LS54四输入与或非门SN74LS55四4输入与或非门 SN74LS63六电流读出接口门SN74LS73双J－K触发器 SN74LS74双D触发器SN74LS754位双稳锁存器 SN74LS76双J－K触发器SN74LS78双J－K触发器 SN74LS83双J－K触发器SN74LS854位幅度比较器 SN74LS86四2输入异或门SN74LS884位全加器 SN74LS904位十进制波动计数器SN74LS918位移位寄存器 SN74LS9212分频计数器SN74LS93二进制计数器 SN74LS965位移位寄存器SN74LS954位并入并出寄存器 SN74LS109正沿触发双J－K触发器SN74LS107双J－K触发器 SN74LS113双J－K负沿触发器SN74LS112双J－K负沿触发器 SN74LS121单稳态多谐振荡器SN74LS114双J－K负沿触发器 SN74LS123双稳态多谐振荡器SN74LS122单稳态多谐振荡器 SN74LS125三态缓冲器SN74LS124双压控振荡器 SN74LS1313－8线译码器SN74LS126四3态总线缓冲器 SN74LS13313输入与非门SN74LS132二输入与非触发器 SN74LS137地址锁存3－8线译码器SN74LS136四异或门 SN74LS139双2－4线译码－转换器SN74LS1383－8线译码/转换器 SN74LS14710－4线优先编码器SN74LS145BCD十进制译码/驱动器SN74LS153双4选1数据选择器SN74LS1488－3线优先编码器 SN74LS155双2－4线多路分配器SN74LS1518选1数据选择器 SN74LS157四2选1数据选择器SN74LS1544－16线多路分配器 SN74LS160同步BDC十进制计数器SN74LS156双2－4线多路分配器
3.3v和5v双向电平转换芯片 74LVC4245，8位电平转换 74LVC4245A,8位双向 NLSX4373，2位电平转换 NLSX4014，4位电平转换 NLSX4378，4位电平转换 NLSX3018，8位电平转换 max3002，8路双向 TXB0104?(她好像有一个系列?0102?0104?0106?0108)， ADG3308 74HCT245：三态输出的八路总线收发器 SN74AVCH2T45 SN74AVC16T245：具有可配置电压转换和3 态输出的16 位双电源总线收发器 SN74LVC2T45DCT：双位双电源总线收发器可配置电压转换和三态输出 SN74LVC4245A：8位 德州仪器宣布推出SN74LVC1T45、SN74LVC2T45、SN74AVC8T245及SN74AVC20T245四款新型双电源电平转换收发器。该新品能够在 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 与5V 电压节点之间进行灵活的双向电平转换，而且可提供全面的可配置性。如果采用AVC 技术，则每条轨可从 1.4V 配置为 3.6V；而采用LVC 技术时则可从1.65V 配置为5.5V。适用于便携式消费类电子产品、网络、数据通信以及计算应用领域。 日前，德州仪器(TI)宣布推出四款新型的双电源电平转换器--AVC1T45、AVC2T45、AVC16T245及AVC32T245，从而进一步扩展其电平转换产品系列。这些转换器能够在互不兼容的I/O之间进行通信。这四款器件均支持1.2V、1.5V、1.8V、2.5V与3.3V节点之间的双向电平转换。在混合信号环境中，可以使用这些电压电平的任意组合，从而提高这些器件的灵活性。 1位AVC1T45与2位AVC2T45可根据需要在电路板上集成单或双转换器功能，而不是通过较高位宽的器件进行路由，这有助于简化电路板布线作业(board routing)，可适用于便携式手持应用的转换要求。AVC16T245与AVC32T245是TI当前16位与32位双电源转换功能的改进版本。这些器件能够提供较低的功耗(AVC16T245的功耗为25μA，而AVCA164245的功耗则为40μA)。该类器件的总线控制选件无需外部上拉/下拉电阻器。TI还提供全面的IBIS模型支持。 SN74AVC1T45与SN74AVC2T45以及总线控制版本SN74AVCH1T45与SN74AVCH2T45均采用NanoStar 与NanoFree芯片级封装。这些器件现已推出，并可提供样片。批量为千套时，预计1T45器件的最低零售单价为0.24美元，而2T45器件的最低零售单价为0.35美元。 SN74AVC16T245和总线控制版本SN74AVCH16T245采用56球栅VFBGA封装。该器件现已推出，并可提
一．名词解释 1.测量放大电路：在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。P21 2.高共模抑制比电路：有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。P26 3.有源驱动电路：将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后，使其输入端的共模电压1∶1地输出，并通过输出端各自电阻（阻值相等）加到传感器的两个电缆屏蔽层上，即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动，而不是接地，电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零，这种电路就是有源屏蔽驱动电路。P28 4.电桥放大电路：由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。P29 5.自举电路：自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。P36 6.可编程增益放大电路：放大电路的增益通过数字逻辑电路由确定的程序来控制，这种电路称为可编程增益放大电路，亦称程控增益放大电路，简称PGA。P40 7.隔离放大电路：隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。P45 8.信号调制及解调：调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。P55 9.调幅、调频、调相、脉冲调宽：调幅就是用调制信号χ去控制高频载波信号的幅值。(P55) 调频就是用调制信号χ去控制高频载波信号的频率。(P78) 调相就是用调制信号χ去控制高频载波信号的相位。(P84) 脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。(92) 10.包络检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值 随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。P60 11.P AM调速、PWM调速：将变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电 压的幅值，而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式称为PAM调速。 将变压与变频集中于逆变器一起完成，即交流电整流为直流电时电压恒定，然后由逆变器既完成变频又完成变压的控制方式称为PWM调速。 12.S PWM控制：在基本的PWM控制电路中，若载频信号用等要三角波，而基准信号采用正弦波， 这时的脉宽调制控制就是SPWM控制。P242 二．简答题 1.测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 答：传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作
CMOS电平转换电路详解 COMS集成电路是互补对称金属氧化物半导体（Compiementary symmetry metal oxide semicoductor）集成电路的英文缩写，电路的许多基本逻辑单元都是用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管按照互补对称形式连接的，静态功耗很小。 COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5~+15V均能正常工作，电压波动允许10，当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1，输出电压低于VSS+0.5V（VSS为数字地）为逻辑0。CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc，而输出低电平约为0.1Vcc.当输入电压高于VDD-1.5V时为逻辑1，输入电压低于VSS+1.5V（VSS为数字地）为逻辑0。 TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑1，0V 等价于逻辑0，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。 标准TTL输入高电平最小2V，输出高电平最小2.4V，典型值3.4V，输入低电平最大0.8V，输出低电平最大0.4V，典型值0.2V（输入H》2V，输入L《0.8V;输出H 》2.4V（3.4V），输出L《0.4V（0.2V）。 CMOS电平是数字信号还是模拟信号？CMOS电平是数字信号，COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5--+15V均能正常工作，电压波动允许10，当输出电压高于VDD-0.5V 时为逻辑1，输出电压低于VSS+0.5V（VSS为数字地）为逻辑0，一般数字信号才是0和1 。 cmos电平转换电路1、TTL电路和CMOS电路的逻辑电平 VOH：逻辑电平1 的输出电压 VOL：逻辑电平0 的输出电压 VIH ：逻辑电平1 的输入电压 VIH ：逻辑电平0 的输入电压 TTL电路临界值：
FEATURES DCT OR DCU PACKAGE (TOP VIEW)1B1827V CCB 36OE 45B2GND V CCA A2A1YZP PACKAGE (BOTTOM VIEW)A254A136OE V CCA 27V CCB GND 8B1 1B2A1B1C1D1A2B2C2D2DESCRIPTION/ORDERING INFORMATION https://www.doczj.com/doc/015168069.html, .......................................................................................................................................................SCES640A–JANUARY 2007–REVISED MAY 2008 2-BIT BIDIRECTIONAL VOLTAGE-LEVEL TRANSLATOR FOR OPEN-DRAIN AND PUSH-PULL APPLICATIONS ?No Direction-Control Signal Needed ?ESD Protection Exceeds JESD 22 ?Max Data Rates –A Port –24Mbps (Push Pull)–2500-V Human-Body Model (A114-B) –2Mbps (Open Drain)–250-V Machine Model (A115-A) ?Available in the Texas Instruments NanoFree?–1500-V Charged-Device Model (C101) Package –B Port ? 1.65V to 3.6V on A port and 2.3V to 5.5V on –8-kV Human-Body Model (A114-B) B port (V CCA ≤V CCB )–250-V Machine Model (A115-A) ?V CC Isolation Feature –If Either V CC Input Is at –1500-V Charged-Device Model (C101) GND,Both Ports Are in the High-Impedance State ?No Power-Supply Sequencing Required – Either V CCA or V CCB Can Be Ramped First ?I off Supports Partial-Power-Down Mode Operation ?Latch-Up Performance Exceeds 100mA Per JESD 78,Class II This two-bit noninverting translator uses two separate configurable power-supply rails.The A port is designed to track V CCA .V CCA accepts any supply voltage from 1.65V to 3.6V.The B port is designed to track V CCB .V CCA must be less than or equal to V CCB .V CCB accepts any supply voltage from 2.3V to 5.5V.This allows for low-voltage bidirectional translation between any of the 1.8-V,2.5-V,3.3-V,and 5-V voltage nodes. When the output-enable (OE)input is low,all outputs are placed in the high-impedance state. To ensure the high-impedance state during power up or power down,OE should be tied to GND through a pulldown resistor;the minimum value of the resistor is determined by the current-sourcing capability of the driver. ORDERING INFORMATION T A PACKAGE (1)(2) ORDERABLE PART NUMBER TOP-SIDE MARKING (3)NanoStar?–WCSP (DSBGA) Reel of 3000TXS0102YZPR 2H_0.23-mm Large Bump –YZP Reel of 3000TXS0102DCTR NFEZ___–40°C to 85°C SSOP –DCT Tube of 250TXS0102DCTT NFEZ ___VSSOP –DCU Reel of 3000TXS0102DCUR NFE_(1) Package drawings,thermal data,and symbolization are available at https://www.doczj.com/doc/015168069.html,/packaging .(2) For the most current package and ordering information,see the at the end of this document,or see the TI website at https://www.doczj.com/doc/015168069.html, .(3)DCT:The marking has three additional characters that designate the year,month,and assembly/test site. DCU:The actual top-side marking has one additional character that designates the assembly/test site. YZP:The actual top-side marking has three preceding characters to denote year,month,and sequence code,and one following character to designate the assembly/test site.Pin 1identifier indicates solder-bump composition (1=SnPb,?=Pb-free). Please be aware that an important notice concerning availability,standard warranty,and use in critical applications of Texas Instruments semiconductor products and disclaimers thereto appears at the end of this data sheet.