[实用新型]一种改进的双向电平转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电平转换电路技术领域，尤其涉及一种能够进行双向电平转换的电路。

背景技术

电子产品设计中，芯片之间通过各种电气接口来通信是必不可少的，而某些时候这些芯片工作的逻辑电平不一定相同，比如机顶盒设计中的CA接口电路，SoC端信号默认的逻辑电平是3.3V，而CA卡端电路的要求则是5V(4.5V～5.5V)，这个时候就需要一个电平转换电路来隔离SoC与CA卡电路，以免引起电路损坏或者通信出错。

现有的双向电平转换分立元件电路，由一个NMOS加上简单的上拉组成，如图2所示，这种电路虽然结构简单，但是在传送较高频率信号频时波形会失真，严重时会导致通信的失败。

现有的电路在生产实践中主要发现有如下问题：如图2所示，信号正向传送的方向是由S极到D极的，可以看出信号输入端是S极而不是G极，而MOS管的S极相对于G极来说寄生电容要稍大，这种设计存在MOS管开关的导通和恢复时间较长的缺陷，没有发挥出G极作为门极时MOS管的高速开关特性，传送较高频率信号时波形容易失真，严重时会导致通讯失败。另外一个缺陷，这个电路利用了MOS管S与D极之间的PN结来实现信号的反向传送，该PN结的特性相当于一个二极管，会有0.7V左右压降，也就是说反向传送信号时的逻辑0只能到0.7V左右而不能再低，达不到真正0V左右的理想值，这个问题一方面会引起电路功率损耗的偏高，另一方面也容易引起芯片对电平的误判从而导致通信出错。综上，现有的双向电平转换电路由于存在这些缺陷，虽然在很多产品的电路中(比如CA接口电路)看到有兼容了分立元件电路的设计，但基本没有实用性，在严格的测试中都需要使用集成元件。3.375M CA卡时钟条件下电平转换前的波形图如图5所示，电平转换后的波形图如图6所示，电平失真严重，转换后电平不能上升到5V，峰值4V左右开关又关断了。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进的双向电平转换电路，该电路能够传送更高频率的信号，同时改善了信号反向传送时逻辑0电压不能到0V左右的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种改进的双向电平转换电路，包括并联在主芯片和CA卡端的3.3V/5V电平转换电路和5V/3.3V电平转换电路，所述3.3V/5V电平转换电路包括与所述主芯片连接的NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的栅极与所述主芯片连接，所述NMOS管Q1的源极接地，所述NMOS管Q1的漏极连接有NMOS管Q2，所述NMOS管Q2的栅极与所述NMOS管Q1连接，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的漏极与所述CA卡端连接；所述NMOS管Q1和所述NMOS管Q2的漏极分别通过上拉电阻R3、R5与5V电源连接；

所述5V/3.3V电平转换电路包括与所述CA卡端连接的NMOS管Q3，所述NMOS管Q3的栅极与所述CA卡端连接，所述NMOS管Q3的源极接地，所述NMOS管Q3的漏极连接有NMOS管Q4，所述NMOS管Q4的栅极与所述NMOS管Q3连接，所述NMOS管Q4的源极接地，所述NMOS管Q4的漏极与所述主芯片连接；所述NMOS管Q3的漏极通过上拉电阻R6与5V电源连接；所述NMOS管Q4的漏极通过上拉电阻R2与3.3V电源连接。

作为一种优选的技术方案，所述NMOS管Q1的栅极与所述主芯片之间连接有高频纹波抑制电阻R1。

作为一种优选的技术方案，所述NMOS管Q2的栅极与所述NMOS管Q1的漏极之间连接有高频纹波抑制电阻R4。

作为一种优选的技术方案，所述NMOS管Q3的栅极与所述CA卡端之间连接有高频纹波抑制电阻R8。

作为一种优选的技术方案，所述NMOS管Q4的栅极与所述NMOS管Q3的漏极之间连接有高频纹波抑制电阻R7。