Si la comunicación entre el módulo sensor y el sistema de usuario se realiza mediante métodos UART, SPI o E/S, generalmente, el nivel de voltaje de la interfaz del módulo sensor es de 3,3 V, al igual que el del sistema de usuario. Normalmente, es posible una conexión directa. Sin embargo, si el nivel de voltaje de la interfaz del sistema de usuario es de 1,8 V o 5 V, al interactuar el módulo con el sistema de microcomputadora monochip para el intercambio de datos, la discrepancia en los niveles de voltaje de ambos participantes puede provocar fallos de comunicación, reflujo de corriente, consumo de energía anormal, anomalías de voltaje y otros problemas. Este artículo presentará varios métodos comunes de coincidencia de niveles, que los usuarios pueden elegir según sus necesidades.
Conecte las dos fuentes de alimentación de conversión necesarias a ambos lados del chip de conversión y, a continuación, las señales de entrada y salida necesarias a la entrada y salida del chip. El chip realiza todas las partes de la conversión internamente. La siguiente figura muestra el circuito de conversión de nivel con el SN74LVC2T45DCTR.
Las ventajas de este sistema son su gran velocidad, su gran capacidad de conducción y su facilidad de uso. Las desventajas son su coste relativamente alto.
Como se muestra en la figura siguiente, este es un circuito de conversión de nivel bidireccional.
Primero, analicemos la situación donde se envían datos de 3,3 V a 5 V. Cuando el terminal UART1_TX tiene alta tensión, el MOSFET Q1 está en estado de corte y el terminal UART2_RX se eleva a su tensión de alimentación. Cuando el terminal UART1_TX tiene baja tensión, el MOSFET Q1 conduce y el terminal UART2_RX se reduce a un nivel bajo por Q1, completando la conversión de nivel.
En segundo lugar, analicemos la situación en la que se envían datos de 5 V a 3,3 V. Cuando el terminal UART2_TX tiene un voltaje alto, tanto el MOSFET Q2 como el diodo de cuerpo están en estado de corte, y R3 eleva el UART1_RX a un voltaje alto. Cuando el UART2_TX emite un voltaje bajo, el MOSFET no conduce, pero su diodo de cuerpo lo baja. En este punto, Vgs es mayor que el voltaje de activación, y el MOSFET conduce, reduciendo aún más el voltaje del UART1_RX.
Los MOSFET también se pueden reemplazar por transistores.
La ventaja de esta solución es su bajo coste, mientras que la desventaja es que la velocidad en baudios de los datos generalmente no puede superar los 400 kbps.
Esta solución solo utiliza un tipo de componente: resistencias, como se muestra en la figura a continuación. Cuando el módulo de 3,3 V envía datos a la derecha, solo pasa por la resistencia limitadora de corriente, y el nivel en el extremo receptor del cliente se encuentra dentro del rango. Cuando el cliente de 5 V envía datos a la izquierda, utiliza dos resistencias para la división de tensión, y la tensión en el extremo receptor izquierdo es de 5 V * 2 K / (1 K + 2 K) ≈ 3,3 V.
La ventaja de esta solución es su bajo costo y su conveniencia para el diseño de placas PCB. La desventaja es su baja capacidad de control y la imposibilidad de alcanzar velocidades muy altas. Generalmente, la velocidad en baudios aplicada de esta manera no supera los 100 kbps.
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