[发明专利]芯片IO口电平转串口电平的电平转换电路及转换方法

说明书

本发明公开了一种芯片IO口电平转串口电平的电平转换电路及转换方法。现有串口芯片成本高。本发明的电平转换电路包括滤波电阻、瓷片电容、肖特基二极管、PNP三极管，以及两个控制电阻和三个回流电阻；滤波电阻和瓷片电容用于组成低通滤波器；PNP三极管作为电子开关，两个控制电阻控制PNP三极管的导通和关断。使用时，将电平电路的正电源输入端、负电源输入端分别接芯片PCB印制板的正电源和负电源，芯片侧电平端接芯片的IO口，串口侧电平端接需要串口电平的外部设备的通信端口。芯片IO电平通过转换电路即可转换为标准的串口电平。本发明通过简单稳定的电路保证了串口电平转换的安全可靠，并且能够自由调节串口电平端的电压。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种芯片IO口电平转串口电平的电平转换电路及转换方法。

背景技术

芯片是大规模集成电路，其中包含大量的数字模拟模块单元，但是芯片IO口电平的电压都比较低(电压值大多为3.3V)，如果芯片与电压高的电平进行通讯，比如常用的RS232串口外设，RS232串口电平的标准规定高电平是“-3V～-15V”，低电平是“3V～15V”，就需要把芯片的IO电平通过电平转换电路转换为RS232的串口电平。目前，芯片行业也提供串口芯片解决该问题，如MAX232/MAX3232。虽然这些串口芯片使用很方便，但是价格昂贵。特别现在集成芯片紧缺昂贵，在整体芯片成本要求比较高的情况下，用三极管、电阻、二极管等这种简单的分立元件设计的电平转换电路是非常可取的。

发明内容

本发明的一个目的就是针对现有技术的不足，提供一种芯片IO口电平转串口电平的电平转换电路。

本发明的电平转换电路包括滤波电阻R、瓷片电容C、肖特基二极管D、PNP三极管Q，以及两个控制电阻和三个回流电阻；滤波电阻R和瓷片电容C用于组成低通滤波器；PNP三极管Q作为电子开关，两个控制电阻控制PNP三极管Q的导通和关断。

第一回流电阻Rh1的一端与第一控制电阻Rk1的一端连接后作为芯片侧电平端。第一控制电阻Rk1的另一端和第二控制电阻Rk2的一端接PNP三极管Q的基极，第二控制电阻Rk2的另一端与PNP三极管Q的发射极连接后作为正电源输入端VDD；第二回流电阻Rh2的一端与肖特基二极管D的阴极连接后作为负电源输入端VCC。第三回流电阻Rh3的一端和滤波电阻R的一端接PNP三极管Q的集电极，第三回流电阻Rh3的另一端接肖特基二极管D的阳极，滤波电阻R的另一端与瓷片电容C的一端连接后作为串口侧电平端。第一回流电阻Rh1、第二回流电阻Rh2、瓷片电容C的另一端接地。

第一控制电阻Rk1的阻值R₁和第二控制电阻Rk2的阻值R₂的设定满足条件：

其中，V_EB为PNP三极管Q射基结阈值电压，V_DD为正电源输入端VDD的电压，V_IOL为芯片IO口输出的低电平电压，V_IOH为芯片IO口输出的高电平电压。

第三回流电阻Rh3的阻值R₃和滤波电阻R的阻值R₄设定满足条件：其中，V_CC为负电源输入端VCC的电压，V_D为肖特基二极管D的导通管压降，R_L为串口电平的外部设备通信端的负载电阻。

进一步，R₁＝4.3～5.1KΩ，R₂＝1.1～1.5KΩ，R₃＝430～510Ω，R₄＝27～47Ω。

本发明的另一目的是提供一种芯片IO口电平转串口电平的方法。

将电平电路的正电源输入端VDD接芯片PCB印制板的正电源，负电源输入端VCC接芯片PCB印制板的负电源，芯片侧电平端接芯片的IO口，串口侧电平端接需要串口电平的外部设备的通信端口；