电子工程师在电路设计过程中，经常会遇到处理器MCU的I/O水平与模块的I/O水平不同的问题，需要进行水平转换以保证两者的正常通信。 下面详细分析电平转换电路。 在大多数MCU的情况下，端子基本上是CMOS结构，因此输入电压范围为高电平0.7VCC以上、低电平0.3VCC以下。 但是在介绍电平转换电路之前，需要解决电平转换问题。 最根本的是解决水平兼容问题。 等级兼容的原则有VOHVIHVOLvil两种
图1阈值电压
在多电源系统中，有输入电平不能超过电源电压的设备。 对于有类似要求的设备，请在电路上妥善保护。
电平转换电路会影响通信速度，使用时请注意通信速度的要求。
驱动能力因转换方式而异，请在选择后适当考虑。
需要转换的通道数较多时，如果选择错误的转换方式，零件会变多，布线会变得不方便。
以下通过远程电子MiniARM核心板的实例介绍了常见的电平转换电路方法。
1 .电阻分压法
电阻分压法是最简便的方法，该电路的工作方式是对逻辑电平高的进行分压。 以MiniARM核心板与GPRS模块之间的通信为例。 MiniARM核心板的IO水平为3.3V，而GPRS模块的IO水平为2.8V，两者之间的通信可以使用图2实现水平匹配。
图2电阻分压法
测试电阻分压的转换电路，转换后的波形如图3所示。
图3电平转换波形
2 .二极管箝位法
要使用二极管实现电平校准，请以MiniARM核心板和GPRS模块为例。
图4二极管箝位法
当GPRS模块TXD为高电平时，通过二极管D2的箝位作用，MiniARM的RXD得到2.8V VF的高电平电压。
当MiniARM的TXD为高电平时，通过二极管D1的钳位作用，GPRS模块的RXD得到2.8V VF的高电平电压。
使用该电路时请小心。
1.MiniARM的TXD输出端串联电阻R1的作用是限流，同时R1限制两者之间的通信速度。
2.MiniARM的TXD输出引脚通过二极管D1向GPRS模块的VDD_EXT电源输入电流，防止VDD_EXT过电压。
3.GPRS模块TXD的VOL最大值为0.1V，输出低电平时，由于二极管的箝位作用，MiniARM的RXD电压为0.1V VF，该低电压应低于VIL。
首先介绍这两个电平转换电路，然后介绍其他几种方法。 3 .晶体管的上拉电阻通过双极晶体管，集电极通过上拉电阻连接电源，输入的高电平电压值为电源电压值。 以MiniARM核心板和GPRS模块为例，如图1所示，图1晶体管电平变换电路在GPRS模块TXD为高电平时，由于Q1的Ve=Vb，晶体管截止，上拉电阻R1为MiniARM GPRS模块TXD为低电平时，Q1的Vevb、晶体管导通，因此miniarm的rxd被晶体管Q1下拉到0.1v uce的低电平。
当MiniARM的TXD为高电平时，Q2的VeVb使晶体管截止，并且上拉电阻R5将GPRS模块的RXD上升到高电平。
MiniARM的TXD为低电平时，Q2的Vevb、晶体管导通，因此gprs模块的rxd被晶体管Q2降低为0.1v uce的低电平。
选择集电极上拉电阻的电阻值时，必须考虑输入的通信速率和上拉电阻的电流消耗。 减小上拉电阻的电阻值，可以提高通信速度，进一步缩短开关时间，但低电平时电阻的电流消耗量会变大。 增大电阻的电阻值，开关时间变长，通信速度降低。
4.MOS管的上拉电阻
用MOSFET器件实现电平变换，该设计方法与方法3相似。
图2MOSFET电平转换电路
当GPRS模块TXD为高电平时，由于Ugs=0，NMOS截止，上拉电阻将MiniARM的RXD上升到高电平。
GPRS模块TXD为低电平时，Ugs0、Uds0、NMOS导通，因此MiniARM的RXD得到电压值为0.1V Uds的低电平。
另外，使用该电路时需要注意。
1.VDD_EXTVCC_MCU
2.MiniARM的低电平阈值应大于NMOS管压降0.1V。
3.VgsVDD_EXT
4.VdsVCC_MCU
5.74xHCT系列芯片(3.3V旋转5V ) )。
与5VTTL电平兼容的任何CMOS装置都可以用作3.3V旋转5V的电平转换芯片。 这是因为3.3VCMOS的电平正好与5VTTL电平兼容，如图3所示。 此方法允许您选择廉价的74xHCT系列芯片以实现与TTL的兼容性。
图3 5V和3.3V阈值电压
6 .专用电平转换芯片
采用专用的电平转换芯片，例如74LVC16245、SN74LVC1T45、SN74LVC2T45。 电平转换芯片允许在芯片所承受的不同电压节点之间进行灵活的双向电平转换。 该方法灵活性高，但成本高。
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