电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示内容包括电平转换(含有成熟电路原理图),数字隔离IC。

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内容包括电平转换(含有成熟电路原理图),数字隔离IC。紫色文字是超链接,点击自动跳转至相关博文。持续更新,原创不易!
目录:
二、电平转换
1、单向电平转换

1)光耦实现   2)三极管实现一   3)三极管实现二   4)短信猫GSM Model模块厂家推荐电路
2、双向电平转换
1)MOS管实现   2)TXB0108RGYR实现

三、数字隔离
1、双通道数字隔离器ADuM1200/1201
2、四通道数字隔离器ADuM1410/1411/1412
3、纳芯微-数字隔离器
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二、电平转换
在电路中有TTL电平又有CMOS电平的器件,以及器件自身的电源电压供给的不同,这就涉及到电平的转换。

1、单向电平转换

1)光耦实现

电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

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2)三极管实现一

电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

(1)RS232接收部分
当单片机的TxD输出高电平时,三极管Q1导通,RxD(2)输出接近0V;当单片机的TxD输出低电平时,三极管Q1截止,RxD(2)输出5V,刚好在RS232的逻辑0(电压范围+3V~+15V)。
从分析可以看出,逻辑低电平的转换是满足的。但是逻辑高电平转换时,RS232的RxD(2)端是0V,并没有在RS232的逻辑1(电压范围-3V~-15V)内。个人认为因为0V在-3V和+3V之间,这之间的电压值对RS232的逻辑判断是不稳定的,即可能是0,也可能是1。有人实际应用过,但可能有风险。
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(2)单片机接收、RS232串口发送部分
当TxD(3)输出高电平时(电压范围-3V~-15V),三极管Q2截止,RxD输出5V,单片机可识别出为高电平;当TxD(3)输出低电平时(电压范围+3V~+15V),三极管Q2导通,RxD输出接近0V的电压,单片机可识别出为低电平。
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3)三极管实现二

电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

RS232电平与TTL电平相互转换
整个电路的工作过程:
计算机串口通信的RS-232电平是用正负电压来表示逻辑状态的,逻辑1= -3V~-15V,逻辑0=+3~+15V。而对单片机串口通信的TTL电平而言,输出高电平时电压>2.4V,输出低电平时电压<0.8V。
所以这两者直接需要通信时,必须进行电平转换。现在市场上有很多的RS232电平转换集成芯片。但是我们也可以用分立器件自己搭电路来实现这个功能。如上述电路图所示,左边是DB9串口,现在一般只能在台式机上看到;右边的TXD与RXD是单片机的引脚,电源VCC=+5V。
(1)RS232电平转TTL电平过程
当PCTXD为-3~-15时,此时RS232的逻辑为1,显然这个时候Q4截止,RXD的电平与VCC相等为+5V,也就是TTL逻辑1。
当PCTXD为+3~+15V时,此时RS232的逻辑为0,显然Q4导通,RXD的电位为0,也就是TTL逻辑0。
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(2)TTL电平转RS232电平
TXD=0低电平,因为Q3是PNP型三极管所以Q3导通,Q3导通电阻比较小,故PCRXD的电压与VCC相同5V,位于+3~+15V之间,即RS232的逻辑“0”。
TXD=1时Q3截止(截止电阻非常大),PC发送数据时,PCTXD的空闲状态为高电平,电压是在-3~-15V之间,当PCTXD的电平-3V时,二极管D1导通,电容C7充电,上负下正(注意电容的接法),电容C7的上极板电位最终被钳在-2.3V之间(可以看出,这个电路在临界位置有bug,使用这个电路时,尽量避开)。而在PCTXD为低电平+3~+15V时,二极管D1反向截止,电容没法放电,仍然会保持一段时间的上负下正的状态。故TXD为1时,PCRXD通过电容可以获得负电压,即RS232的逻辑“1”。
那你是否担心:既然电容C7保持上负下正,没法放电,那么当TXD=0,PCRXD为5V时,是不是会对电容进行反向充电?
这里电容C7的符号明显是个电解电容,电解电容的反向充电会导致电容损坏,甚至出现冒烟、漏液的情况。虽然当PCTXD在-3~-15V时,通过二极管D1钳位的作用,可以使C7的负极为负电压,但在PCTXD在+3~+15V时,就存在隐患了。
所以把C7换成无极性的电容就OK了。网上这个电路,C7画的都是电解电容,容易产生误导。个人认为应使用无极性的电容。
注意:本例与上例电路要正常实现电平转换功能,需选择合适的三极管,而且波特率不能太高,电源要稳,不然很容易受到干扰。稳定起见宜采用集成转换。
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4)短信猫GSM Model模块厂家推荐电路
祥见“通信-RS232、RS485、RS422六、串口芯片SP3232EEN与SP232EEN的区别4、MCU与设备通讯(通过串口芯片或直连)的介绍。

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2、双向电平转换
2)TXB0108RGYR实现

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三、数字隔离
1、双通道数字隔离器ADuM1200/1201
本隔离器是基于ADI公司的iCoupler磁耦隔离技术的双通道数字隔离器。采用高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术,在性能、功耗、体积等各方面都是有光电隔离器件无法比拟的优势。因其取消了光电耦合器中影响光电转换环节,因此其功耗仅为光电耦合器的1/10~1/60。具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。两侧工作电压范围2.7V~5V,支持低电压工作并能实现电平转换。

电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

应用领域:多通道的隔离,SPI接口和数字转换器的隔离,RS232/RS422/RS485收发器隔离,数字现场总线隔离,混合动务汽车,蓄电池监控,电机驱动。

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电平转换方法_数字信号高低电平用什么表示

其中6LB184部分电路同“通信-RS232、RS485、RS422三、集成介绍与相关电路2、SP485EE电路形式”。
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2、四通道数字隔离器ADuM1410/1411/1412

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3、纳芯微-数字隔离器
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