I2C双向电平转换MOS管电路设计

一路上

前言

在一些IO电平不匹配的情况，需要用到电平转换电路。特别如I2C总线上，主芯片和多个外设直接，较常遇到电源域电压不一致的情况。

电路分析

如图所示，是典型电路，分析如下：

正向，左到右：

1，当SDA_M(Master端)输出为高电平，此时MOS管的Vgs=0，MOS管不导通，SDA_S(Slave)线被电阻上拉到5V;

2，当SDA_M输出为低电平，此时MOS管的Vgs=3.3V(大于导通电压)，MOS管导通，SDA_S通过MOS管被拉低到低电平;

反向，右到左：

1，当SDA_S输出为高电平，此时MOS管的Vgs=0，MOS管不导通，SDA_M线被电阻上拉到3.3V;

2，当SDA_S输出为低电平，初始时MOS管的Vgs=0V，MOS管不导通;

但是因为SDA_S是低，MOS管的体二极管会将SDA_M拉低，此时Vgs=3.3V，MOS管导通，SDA_M通过MOS管被进一步拉低到低电平；不应存在两边同时输出的情况。

注意：Vgs的选取(现在较多应用是3.3V/1.8V间的电平转换)。

电路仿真

仿真所用电路如下，VG1模拟输出一个1kHz的方波，作为输出端，是3.3V IO电平。

MOS T1右侧是5V IO电平，MOS T2右侧是3.3V IO电平，此处用两套电路来模拟相互转换。

R1是3.3V输出端的上拉，R2是5V IO端的上拉，R3是右侧3.3V输出端的上拉。

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