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  6. MOSFET level shift電路解析
    • 發布時間:2023-07-05 22:04:15
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    MOSFET level shift電路解析
    在電路設計中,常常會出現發送接收兩方的信號電平不匹配的情況,例如在I2C bus上,處理器電平一般是1.8V,但EEPROM則一般還是3.3V。 
    在這種情況發生的時候,邏輯上有兩種解決方法: 1. 調整某一方的電平使其匹配 2. 將兩方芯片的高電平輸出解耦,通過中間器件使其正常工作。
    兩種解決方法
    調整某一方的電平使其匹配
    對于一般的設計或者常規思路,調整電平是最簡單的,無非增加一個電平轉換芯片,一種通用的電平轉換芯片如下,只需要做好reference voltage與input signal voltage的匹配,其他的芯片內部的邏輯電路就可以完成了。
    電平 電路 MOS管
    在這種芯片內部,一般也是幾個邏輯器件,只是將某一方向的最后一個或者兩個管子的Vin換成了對應的輸出而已。這本質上還是第二種方法的應用。
    電平 電路 MOS管
    高電平輸出解耦
    說起來高大上,輸出解耦,其實就是一個三極管隔離電路,只是這個電路具體細節分析起來相對麻煩一點,并且對于使用的MOS管參數也要仔細分析。 
    比如下圖電路。 首先查一下Q1的參數, Vgsth = 0.9V.min Vsd = 1.1V.max
    電平 電路 MOS管
    對于輸入輸出,有四種情況:
    電平 電路 MOS管
    要點
    對于Q1,Vgs在靜態要等于0V,最好Gate和Source使用同源電平,Vsd在靜態要小于手冊里Vsd的值,否則會造成管子打開關不上的情況。靜態狀態下Vs<Vd。
    有種設計會使用體二極管的單向導通防止漏電,這種情況下也必須滿足要點1的要求;當漏電與體二極管方向發生沖突的時候,要優先滿足體二極管方向。
    C1是為了上電瞬間打開管子的曲線平滑一些,同時讓輸入輸出電平穩定后再提供Gate端電平。
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