[发明专利]多路并行的双向电平转换电路

说明书

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。

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种多路并行的双向电平转换电路。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采用如下技术方案：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。