多路并行的双向电平转换电路制造技术

多路并行的双向电平转换电路，涉及电路设计技术领域，包括若干个集成运放芯片以及与集成运放芯片内运放U1相同数量的外部电路，外部电路包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、正电源接口VCC、第一电平接口VCC1_IO和第二电平接口VCC2_IO，第一电平接口VCC1_IO连接电阻R1，电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，电阻R2分别连接GND和运放U1的反向输入端，运放U1的电源正端连接正电源接口VCC，运放U1的电源负端接GND，运放U1的输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接第一电平接口VCC1_IO，正电源接口VCC输入运放U1电源正端的电压值与高电平芯片的工作逻辑电平值相等。该多路并行的双向电平转换电路用到的分立元件数量少、结构简洁、体积较小。

Multiway parallel bidirectional level conversion circuit

Bidirectional level conversion circuit for multi-channel parallel, relates to the field of circuit design technology, including a plurality of integrated chip and integrated chip in the same number of operational amplifier U1 external circuit, external circuit comprises a resistor R1 and a resistor R2, a diode D1, is a VCC power interface, the interface level VCC1_IO and second level VCC2_IO interface, the first level interface VCC1_IO connecting resistor R1, resistor R1 are respectively connected with the resistor R2, second level interface VCC2_IO and operational amplifier U1 to the input end of the reverse input terminal of the resistor R2 are respectively connected with the GND and U1 amplifier, power amplifier U1 is connected is power interface VCC, U1 connected to the negative terminal of the supply amp GND output amplifier U1 the end is connected to the anode of a diode D1, the cathode of the diode D1 is connected with the first level interface is VCC1_IO, voltage power supply interface VCC input operational amplifier U1 power supply positive end value and high level core The logical level value of the chip is equal. The multi-channel parallel level conversion circuit uses less discrete components, simple structure and smaller size.

【技术实现步骤摘要】
多路并行的双向电平转换电路
本专利技术涉及电路设计
，特别涉及一种多路并行的双向电平转换电路。
技术介绍
电平转换在电子电路设计中经常用到，特别是在数字电路产品广泛使用的今天，各种厂家推出的逻辑芯片存在工作时逻辑电平水平并不统一，这就造成不同的数字芯片在工作时逻辑电平不一致而无法正常通信的情况，例如芯片A（在本专利的描述中，将工作逻辑电平相对较低的芯片定义为“低电平芯片”）工作逻辑电平为3.3V，而芯片B（在本专利的描述中，将工作逻辑电平相对较高的芯片定义为“高电平芯片”）工作逻辑电平为12V，此时低电平芯片（芯片A）和高电平芯片（芯片B）就不能直接进行逻辑通信，若让芯片A和芯片B直接进行逻辑通信就会存在无法识别对方发来的数字信号或烧坏芯片逻辑端口的可能，为了解决这类电平不匹配的问题，在设计数字电路产品时，就需要考虑对不同逻辑电平进行相互转换，特别是双向逻辑电平的转换。现有的双向电平转换电路大多是基于多个分立元件搭建而成，例如中国专利CN1996758A中利用反相器+三极管+二极管+上拉电阻等分立元器件来搭建；中国专利CN103199847A中通过控制两颗NPN型三极管的通断时序，以实现第一电平信号与第二电平信号之间的双向转换。这些电路大多存在以下的问题：1、只能实现一路双向电平转换。2、采用数量较多的分立元器件搭建（单个双向电平转换电路中涉及的分立元件数量均在10个以上），电路整体结构较复杂、不够简洁且整块电路体积较大，这样的电路结构难以在细小的空间内实现多路并行IO逻辑电平转换的同时搭建。此外，由于涉及的元件过多，实际生产时还容易出现因某一个元件焊接不良而导致整个电路无法工作的情况。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种涉及的分立元件数量少、结构简洁、体积较小的多路并行的双向电平转换电路。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多路并行的双向电平转换电路，包括若干个内部含有多个运放U1的集成运放芯片以及与所述运放U1相同数量的外部电路，所述外部电路与运放U1一一对应，所述外部电路包扩电阻R1、电阻R2、二极管D1、用于连接正电源的正电源接口VCC、用于连接高电平芯片的第一电平接口VCC1_IO和用于连接低电平芯片的第二电平接口VCC2_IO，所述第一电平接口VCC1_IO连接电阻R1，所述电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，所述电阻R2分别连接GND和运放U1的反向输入端，所述运放U1的电源正端连接正电源接口VCC（对于一个集成运放芯片来说，其包含的所有运放U1的电源正端并联且均连接至集成运放芯片的+VCC引脚，该集成运放芯片的+VCC引脚即为正电源接口VCC），所述运放U1的电源负端接GND，所述运放U1的输出端连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接第一电平接口VCC1_IO，所述正电源接口VCC输入运放U1电源正端的电压值与高电平芯片的工作逻辑电平值VCC1相等；其中，VCC1*R2/(R1+R2)等于或近似等于VCC2；上式中，所述VCC2为低电平芯片的工作逻辑电平值，所述R1为电阻R1的阻值，所述R2为电阻R2的阻值。进一步地，所述外部电路还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R2分别连接GND和电阻4，所述电阻R4再分别连接运放U1的反向输入端和电阻R3，所述电阻R3连接正电源接口VCC；其中，0<VCC1*R4/(R3+R4)<VCC2*(1/3)；上式中，所述R3为电阻R3的阻值，所述R4为电阻R4的阻值。其中，所述高电平芯片的工作逻辑电平值VCC1为12V，所述低电平芯片的工作逻辑电平值VCC2为3.3V，所述电阻R1的阻值R1为5.1KΩ，所述电阻R2的阻值R2为2KΩ，所述电阻R3的阻值R3为10KΩ，所述R4的阻值R4为1KΩ。本专利技术包含多路双向电平转换电路，下面取本专利技术中的一路双向电平转换电路为例来介绍其工作原理：当低电平芯片的逻辑电平VCC2先来到时，其会经第二电平接口VCC2_IO直接输入运放U1的同向输入端（因为电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，也就是说，电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端均连接至电阻R1的下端，故第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端直接相连），由于电阻R2分别连接GND和运放U1的反向输入端，也就是说，运放U1的反向输入端也连接GND，同时运放U1的电源负端也接GND，故运放U1的反向输入端及电源负端电压值均为0，显然，运放U1的同向输入端电压值（为经第二电平接口VCC2_IO输入的低电平芯片的逻辑电平值）大于0，即运放U1的同向输入端电压值大于反向输入端的电压值，故运放U1输出端向第一电平接口VCC1_IO输出的电压值为加在其电源正端的电压值，而电源正端的电压值与高电平芯片的工作逻辑电平值相等，由此实现了低电平向高电平转换，使得低电平芯片可以与高电平芯片进行通信，其中，设置在运放U1输出端与第一电平接口VCC1_IO之间的二极管D1可以防止第一电平接口VCC1_IO先供上电时对运放U1输出端造成损坏。当高电平芯片的逻辑电平VCC1先来到时，该电平经第一电平接口VCC1_IO输入电路，由于第一电平接口VCC1_IO连接电阻R1，而电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，也就是说第二电平接口VCC2_IO连接电阻R1的下端以及运放U1的同向输入端，此外，电阻R2还分别连接GND和运放U1的反向输入端，也就是说电阻R2下端及运放U1的反向输入端均接GND，即电阻R2下端及运放U1的反向输入端电压为0，此时第二电平接口VCC2_IO的电压值为运放U1同向输入端的输入电压值，即电阻R1下端的电压值。当然也可以这样理解，在电路中，电阻R1和电阻R2串联分压，第一电平接口VCC1_IO输入的电压经电阻R1分压后再加载在电阻R2两端的电压值即为第二电平接口VCC2_IO的电压值（因为电阻R2下端电压为0），通过电阻R1和电阻R2串联分压，使得输入电平经电阻R1分压后，电路后段的电压值降低，从而实现高电平转换成符合低电平芯片工作要求的低电平，使得高电平芯片可以与低电平芯片通信。其他双向电平转换电路的工作原理与以上电路一样，在此不再赘述。综上所述，本专利技术提供的多路并行的双向电平转换电路能够实现在高、低电平间双向电平转换，使得多组不同逻辑电平的数字芯片可以相互正常通信。本专利技术利用集成运放内部含有多个运放单元，结合外部电路一起构成电平转换电路，电平转换电路的最大转换路数，取决于采用的集成运放芯片的个数（假设数量为N个）和集成运放内部含有的运放个数（假设个数为M），二者的乘积为设计所能达到的最大电平转换路数（即N*M个）。上述多路并行的双向电平转换电路采用最为常见的集成运放芯片、电阻和二极管搭建而成，外部电路涉及到的分立元件数量少，整体成本非常低，更加重要的是，其电路结构极为简洁、紧凑，整块电路体积非常小（也可以根据需要将所有外部电路集成到一块芯片上，这样可以进一步减小电路体积），尤其适合应用在外部空间狭小但同时又要实现多路并行IO逻辑电平转换的场合。附图说明图1为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
多路并行的双向电平转换电路，其特征在于：包括若干个内部含有多个运放U1的集成运放芯片以及与所述运放U1相同数量的外部电路，所述外部电路与运放U1一一对应，所述外部电路包扩电阻R1、电阻R2、二极管D1、用于连接正电源的正电源接口VCC、用于连接高电平芯片的第一电平接口VCC1_IO和用于连接低电平芯片的第二电平接口VCC2_IO，所述第一电平接口VCC1_IO连接电阻R1，所述电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，所述电阻R2分别连接GND和运放U1的反向输入端，所述运放U1的电源正端连接正电源接口VCC，所述运放U1的电源负端接GND，所述运放U1的输出端连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接第一电平接口VCC1_IO，所述正电源接口VCC输入运放U1电源正端的电压值与高电平芯片的工作逻辑电平值VCC1相等；其中，VCC1*R2/(R1+R2)等于或近似等于VCC2；上式中，所述VCC2为低电平芯片的工作逻辑电平值，所述R1为电阻R1的阻值，所述R2为电阻R2的阻值。

【技术特征摘要】
1.多路并行的双向电平转换电路，其特征在于：包括若干个内部含有多个运放U1的集成运放芯片以及与所述运放U1相同数量的外部电路，所述外部电路与运放U1一一对应，所述外部电路包扩电阻R1、电阻R2、二极管D1、用于连接正电源的正电源接口VCC、用于连接高电平芯片的第一电平接口VCC1_IO和用于连接低电平芯片的第二电平接口VCC2_IO，所述第一电平接口VCC1_IO连接电阻R1，所述电阻R1分别连接电阻R2、第二电平接口VCC2_IO和运放U1的同向输入端，所述电阻R2分别连接GND和运放U1的反向输入端，所述运放U1的电源正端连接正电源接口VCC，所述运放U1的电源负端接GND，所述运放U1的输出端连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接第一电平接口VCC1_IO，所述正电源接口VCC输入运放U1电源正端的电压值与高电平芯片的工作逻辑电平值VCC1相等；其中，VCC1*R...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖冬瑞，姚胜兴，李祖林，严玉婷，毛珂，陈依，肖慧云，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43