2.4.3 MOS管电平转换

先看标准的TTL与CMOS电平。

TTL电平：

输出L：U_ol＜0.4V，典型值为0.2V；H：U_oh＞2.4V，典型值为3.4V。

输入L：U_il＜0.8V；H：U_ih＞2.0V

CMOS电平：

输出L：U_ol＜0.1*V_CC，接近0V；H：U_oh＞0.9V_CC，接近V_CC。

输入L：U_il＜0.3*V_CC；H：U_ih＞0.7V_CC。

TTL器件输出低电平小于0.8V，高电平大于2.4V。输入到TTL器件的电平低于0.8V才会认为是“0”，高于2.0V才会认为是“1”，这点要注意。相应的，CMOS电平也要注意对应电平的电压值。

对于5V和3.3V的单片机，各I/O接口的电平与TTL电平完全兼容，也可以说都是TTL电平。但3.3V的单片机与5V器件的TTL芯片相连，需要进行电平转换，转换电路如图2.60所示，它可以实现双向电平转换。如果只作为输入或输出电平转换就比较简单，用电阻分压就可以实现。单片机的I/O接口作输入时，一定要满足TTL的电平的条件，否则单片机的电平识别会不正确。

有必要说明一下图2.60的电平转换电路的原理。如图2.60所示，先看左边I/O接口电平的变化。左边I/O接口为高电平时，VT1的G、S都是3.3V，VT1关闭，右边I/O接口由R3提供电压为高电平。左边I/O接口为低电平时，V_GS=3.3V（MOS管要选对，才能保证V_GS＞V_GS(th)，VT1导通，右边I/O接口为低电平。再看右边电平的变化。右边I/O接口为高电平时，左边电平还是高电平（R2上拉），右边为低电平时，由于MOS管内有寄生二极管（见图2.61），通过寄生二极管，左边I/O接口电平也被拉低，变为低电平（有寄生二极管的管压降存在）。如果忽略寄生二极管的存在，可能会出现问题。图2.62为更简单的双向I/O接口电平转换电路，其与图2.60原理类似，读者可以自行分析。

图2.60 电平转换电路

图2.61 N沟道MOS管（SI2302）符号

图2.62 双向I/O接口电平转换电路