專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙向電平轉(zhuǎn)換電路及電子產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于實(shí)現(xiàn)兩種電平信號(hào)雙向轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，兩個(gè)芯片之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的情況越來(lái)越普遍。而對(duì)于不同的芯片來(lái)說(shuō)，其接口所支持的通信電平各不相同，因此需要在兩個(gè)芯片之間增設(shè)電平轉(zhuǎn)換電路，以滿(mǎn)足芯片間的信號(hào)傳輸要求。但是，隨著數(shù)字芯片工藝的不斷提升，芯片之間的通信對(duì)電平的精確性要求越來(lái)越嚴(yán)格，這就對(duì)電平轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換精度提出了更高的要求。而對(duì)于目前的電平轉(zhuǎn)換電路來(lái)說(shuō)，主要存在三種構(gòu)建形式:一種是采用專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片配合簡(jiǎn)單的外圍電路構(gòu)建形成的電平轉(zhuǎn)換電路，這種電平轉(zhuǎn)換電路雖然可以實(shí)現(xiàn)兩種電平間的雙向轉(zhuǎn)換，且能保證一定的轉(zhuǎn)換精度，但是由于需要使用專(zhuān)用的集成芯片，因此硬件成本高、具有特定的使用范圍和附加功能。第二種是采用分立元器件搭建而成的單向電平轉(zhuǎn)換電路，雖然硬件成本低，但是只能實(shí)現(xiàn)電平的單向轉(zhuǎn)換，不能進(jìn)行兩個(gè)不同電平之間的相互轉(zhuǎn)換。第三種是采用分立元器件搭建而成的不精確的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，這種電平轉(zhuǎn)換電路雖然可以實(shí)現(xiàn)兩種電平間的相互轉(zhuǎn)換，但是轉(zhuǎn)換精度不高，需要考慮芯片接口的耐壓能力和對(duì)電平的辨識(shí)能力，而且不精確的通信電平也會(huì)對(duì)芯片的使用壽命產(chǎn)生一定的影響?；诖耍绾我暂^低的成本實(shí)現(xiàn)兩種電平之間的高精度雙向轉(zhuǎn)換，是目前數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域亟待解決的一項(xiàng)主要問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用分立元器件組建而成的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，在有效控制硬件成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了兩種電平之間的高精度雙向轉(zhuǎn)換。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種雙向電平轉(zhuǎn)換電路，用于在第一電平和第二電平之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換，包括兩個(gè)電平接口、兩路電源和兩顆NPN型三極管；其中，第一NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第一電源和第一電平接口，集電極分別連接第二電源和第二電平接口 ；第二 NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第二電源和第二電平接口，集電極分別連接第一電源和第一電平接口。進(jìn)一步的，所述第一電源的電壓值低于第二電源的電壓值。優(yōu)選的，所述第一電源為+3.3V的直流電源；所述第二電源為+5V的直流電源。又進(jìn)一步的，所述第一電源的電壓值等于第一電平接口所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值；所述第二電源的電壓值等于第二電平接口所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值。優(yōu)選的，通過(guò)所述第一電平接口和第二電平接口傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)均為T(mén)TL電平信號(hào)。[0012]再進(jìn)一步的，所述兩顆NPN型三極管的基極各自經(jīng)由一顆上拉電阻連接所述的第一電源；所述第一電源經(jīng)由第一限流電阻分別連接第一 NPN型三極管的發(fā)射極和第二 NPN型三極管的集電極；所述第二電源經(jīng)由第二限流電阻分別連接第一 NPN型三極管的集電極和第二 NPN型三極管的發(fā)射極。為了進(jìn)一步提高電平傳輸?shù)姆€(wěn)定性，所述的兩個(gè)電平接口各自經(jīng)由一顆濾波電容接地。更進(jìn)一步的，所述的兩個(gè)電平接口各自串聯(lián)一路匹配電阻后，再與所述的兩顆NPN型三極管對(duì)應(yīng)連接。基于上述雙向電平轉(zhuǎn)換電路，本實(shí)用新型還提出了 一種采用所述雙向電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品，在所述電子產(chǎn)品的內(nèi)部電路板上設(shè)置有用于在第一電平和第二電平之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路，在所述雙向電平轉(zhuǎn)換電路中設(shè)置有兩個(gè)電平接口、兩路電源和兩顆NPN型三極管；其中，第一 NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第一電源和第一電平接口，集電極分別連接第二電源和第二電平接口 ；第二 NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第二電源和第二電平接口，集電極分別連接第一電源和第一電平接口。通過(guò)控制兩顆NPN型三極管的通斷時(shí)序，以實(shí)現(xiàn)第一電平信號(hào)與第二電平信號(hào)之間的雙向轉(zhuǎn)換。進(jìn)一步的，所述的兩個(gè)電平接口分別與電子產(chǎn)品中的兩顆集成芯片的通信接口一一對(duì)應(yīng)連接，以滿(mǎn)足兩顆芯片之間的數(shù)據(jù)通信要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型的雙向電平轉(zhuǎn)換電路采用分立元件器組建而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，在有效控制硬件成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了兩種電平之間的雙向高精度轉(zhuǎn)換，性能穩(wěn)定可靠，能夠很好地滿(mǎn)足芯片之間在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)對(duì)通信電平的精確度要求，保證了芯片接口的安全性以及芯片對(duì)所接收通信電平的準(zhǔn)確辨識(shí)，延長(zhǎng)了集成芯片的使用壽命。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例而已，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本實(shí)用新型所提出的雙向電平轉(zhuǎn)換電路的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型所提出的雙向電平轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型中的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。為了使本實(shí)用新型技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)地說(shuō)明。[0023]實(shí)施例一，本實(shí)施例為了達(dá)到兩種電平信號(hào)雙向高精度轉(zhuǎn)換的目的，摒棄傳統(tǒng)采用專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片的電路設(shè)計(jì)方案，采用分立元件器搭建雙向電平轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)不同電平信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)換且滿(mǎn)足高精度轉(zhuǎn)換要求的前提下，實(shí)現(xiàn)了硬件成本的明顯降低。參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例的雙向電平轉(zhuǎn)換電路主要由用于傳輸?shù)谝浑娖降牡谝浑娖浇涌凇⒂糜趥鬏數(shù)诙娖降牡诙娖浇涌谝约斑B接在兩個(gè)電平接口之間、用于在第一電平與第二電平之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路組建而成。其中，所述的電平轉(zhuǎn)換電路主要由三極管和電阻等分立元器件搭建而成，不僅可以達(dá)到與專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片相當(dāng)?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換精度，而且相比使用專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片可以大幅降低硬件成本，適合在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中推廣應(yīng)用。圖2是圖1中電平轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的電路原理圖，包括兩路電源VCC1、VCC2、兩顆NPN型三極管Ql、Q2和若干個(gè)電阻元件。其中，所述的兩路電源VCC1、VCC2可以為兩路電壓值不同的直流電源，且第一電源VCCl的電壓值應(yīng)低于第二電源VCC2的電壓值。例如:第一電源VCCl為+3.3V的直流電源；第二電源VCC2為+5V的直流電源等。對(duì)于兩顆NPN型三極管Ql、Q2來(lái)說(shuō)，將第一 NPN型三極管Ql的基極通過(guò)串聯(lián)的上拉電阻R3連接第一電源VCC1，三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)第一限流電阻R2連接所述的第一電源VCC1，并與第一電平接口 3.3V_10相連接；三極管Ql的集電極通過(guò)第二限流電阻R6連接第二電源VCC2，并與第二電平接口 5V_10相連接。與之類(lèi)似，對(duì)于第二 NPN型三極管Q2來(lái)說(shuō)，可以將第二 NPN型三極管Q2的基極通過(guò)上拉電阻R4連接第一電源VCCl，將第二 NPN型三極管Q2的發(fā)射極通過(guò)第二限流電阻R6連接第二電源VCC2，并與第二電平接口 5V_10相連接；第二NPN型三極管Q2的集電極通過(guò)第一限流電阻R2連接所述的第一電源VCCl，并與第一電平接口 3.3V_10相連接。在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)兩路電平信號(hào)的高精度轉(zhuǎn)換，所述第一電源VCCl的電壓值應(yīng)該等于第一電平接口 3.3V_10所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值，即通過(guò)第一電平接口
3.3V_10傳輸?shù)腡TL電平信號(hào)的高電平幅值；而第二電源VCC2的電壓值應(yīng)該等于第二電平接口 5V_10所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值，即通過(guò)第二電平接口 5V_10傳輸?shù)腡TL電平信號(hào)的高電平幅值。以第一電平接口 3.3V_10要求傳輸3.3V的TTL電平信號(hào)，第二電平接口 5V_10要求傳輸5V的TTL電平信號(hào)為例進(jìn)行說(shuō)明，此時(shí)，應(yīng)選擇+3.3V的直流電源作為第一電源VCC1，選擇+5V的直流電源作為第二電源VCC2，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)第一電平接口 3.3V_10傳輸0-3.3V的高低電平信號(hào)，通過(guò)第二電平接口 5V_10傳輸0-5V的高低電平信號(hào)。下面以第一電源VCCl為+3.3V的直流電源，第二電源VCC2為+5V的直流電源為例，對(duì)本實(shí)施例所提出的雙向電平轉(zhuǎn)換電路的工作原理進(jìn)行具體說(shuō)明。1、從3.3V電平信號(hào)到5V電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程:當(dāng)通過(guò)第一電平接口 3.3V_10接入的TTL電平信號(hào)為高電平(3.3V)時(shí)，第一 NPN型三極管Ql由于其基極電壓(3.3V)等于其發(fā)射極電壓(3.3V)而處于截止?fàn)顟B(tài)，第二 NPN型三極管Q2由于其基極電壓(3.3V)低于其發(fā)射極電壓(5V)同樣進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，第二電源VCC2通過(guò)第二限流電阻R6作用于第二電平接口 5V_10，因此，通過(guò)第二電平接口5V_10輸出5V的高電平。當(dāng)通過(guò)第一電平接口 3.3V_10接入的TTL電平信號(hào)為低電平(OV)時(shí)，第一 NPN型三極管Ql由于其基極電壓(3.3V)與其發(fā)射極電壓(OV)之差大于0.7V的導(dǎo)通壓降，而進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，第一 NPN型三極管Ql的集電極電壓被拉低到0V，從而置第二電平接口 5V_IO的電壓值為0V，即通過(guò)第二電平接口 5V_IO輸出OV的低電平。由此，便實(shí)現(xiàn)了 0-3.3V電平信號(hào)到0-5V電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。2、從5V電平信號(hào)到3.3V電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程:當(dāng)通過(guò)第二電平接口 5V_10接入的TTL電平信號(hào)為高電平(5V)時(shí)，第二 NPN型三極管Q2由于其基極電壓(3.3V)低于其發(fā)射極電壓(5V)而處于截止?fàn)顟B(tài)，第一 NPN型三極管Ql由于其基極電壓(3.3V)等于其發(fā)射極電壓(3.3V)同樣進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，第一電源VCCl通過(guò)第一限流電阻R2作用于第一電平接口 3.3V_10，因此，通過(guò)第一電平接口
3.3V_10輸出3.3V的高電平。當(dāng)通過(guò)第二電平接口 5V_10接入的TTL電平信號(hào)為低電平(OV)時(shí)，第二 NPN型三極管Q2由于其基極電壓(3.3V)與其發(fā)射極電壓(OV)之差大于0.7V的導(dǎo)通壓降，而進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，第二 NPN型三極管Q2的集電極電壓被拉低到0V，從而置第一電平接口 3.3V_10的電壓值為0V，即通過(guò)第一電平接口 3.3V_10輸出OV的低電平。由此，便實(shí)現(xiàn)了 0-5V電平信號(hào)到0-3.3V電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。為了提高電平信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在所述第一電平接口 3.3V_10和第二電平接口5V_10處還增設(shè)有匹配電阻R1/R5和濾波電容C1/C2，參見(jiàn)圖2所示。其中，第一電平接口
3.3V_10通過(guò)與匹配電阻Rl串聯(lián)后，連接所述第一 NPN型三極管Ql的發(fā)射極和第二 NPN型三極管Q2的集電極，并通過(guò)濾波電容C2接地，以濾除干擾信號(hào)。第二電平接口 5V_10通過(guò)與匹配電阻R5串聯(lián)后，連接所述第一 NPN型三極管Ql的集電極和第二 NPN型三極管Q2的發(fā)射極，并通過(guò)濾波電容Cl接地，以濾除干擾，保持信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。將圖2所示的雙向電平轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，針對(duì)電子產(chǎn)品中通信接口所支持的接口電平不同的兩顆集成芯片，可以將所述雙向電平轉(zhuǎn)換電路連接在所述的兩顆集成芯片之間，對(duì)于接口電平要求低的第一集成芯片，應(yīng)該將其通信接口連接所述的第一電平接口 3.3V_10 ;對(duì)于接口電平要求高的第二集成芯片，應(yīng)該將其通信接口連接第二電平接口 5V_10。然后，選擇與第一集成芯片的接口電平幅值一致的直流電源作為第一電源VCCl，選擇與第二集成芯片的接口電平幅值一致的直流電源作為第二電源VCC2，由此便可以實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的雙向電平轉(zhuǎn)換及傳輸，滿(mǎn)足集成芯片間的數(shù)據(jù)通信要求。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙向電平轉(zhuǎn)換電路，用于在第一電平和第二電平之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換，其特征在于:包括兩個(gè)電平接口、兩路電源和兩顆NPN型三極管；其中，第一 NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第一電源和第一電平接口，集電極分別連接第二電源和第二電平接口 ；第二 NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第二電源和第二電平接口，集電極分別連接第一電源和第一電平接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述第一電源的電壓值低于第二電源的電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述第一電源的電壓值等于第一電平接口所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值；所述第二電源的電壓值等于第二電平接口所要求傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)的幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:通過(guò)所述第一電平接口和第二電平接口傳輸?shù)碾娖叫盘?hào)均為T(mén)TL電平信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述第一電源為+3.3V的直流電源；所述第二電源為+5V的直流電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述兩顆NPN型三極管的基極各自經(jīng)由一顆上拉電阻連接所述的第一電源；所述第一電源經(jīng)由第一限流電阻分別連接第一 NPN型三極管的發(fā)射極和第二 NPN型三極管的集電極；所述第二電源經(jīng)由第二限流電阻分別連接第一 NPN型三極管的集電極和第二 NPN型三極管的發(fā)射極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述的兩個(gè)電平接口各自經(jīng)由一顆濾波電容接地。
8.根據(jù)權(quán)利 要求7所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述的兩個(gè)電平接口各自串聯(lián)一路匹配電阻后，再與所述的兩顆NPN型三極管對(duì)應(yīng)連接。
9.一種電子產(chǎn)品，其特征在于:在所述電子產(chǎn)品的內(nèi)部電路板上設(shè)置有如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的雙向電平轉(zhuǎn)換電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子產(chǎn)品，其特征在于:所述的兩個(gè)電平接口分別與電子產(chǎn)品中的兩顆集成芯片的通信接口一一對(duì)應(yīng)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙向電平轉(zhuǎn)換電路及電子產(chǎn)品，用于在第一電平和第二電平之間進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換，包括兩個(gè)電平接口、兩路電源和兩顆NPN型三極管；第一NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第一電源和第一電平接口，集電極分別連接第二電源和第二電平接口；第二NPN型三極管的基極連接第一電源，發(fā)射極分別連接第二電源和第二電平接口，集電極分別連接第一電源和第一電平接口。本實(shí)用新型的雙向電平轉(zhuǎn)換電路采用分立元件器組建而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，在有效控制硬件成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了兩種電平之間的雙向高精度轉(zhuǎn)換，性能穩(wěn)定可靠，能夠很好地滿(mǎn)足芯片之間在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)對(duì)通信電平的精確度要求，保證了芯片接口的安全性。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK203166863SQ20132017807
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者徐甲 申請(qǐng)人:青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司