在我们电路设计中，常常会遇到通信电平转换的问题，在应用电平转换的措施之前还需要判断进行电平转换的必要性。

解决电平转换问题，最根本的就是要解决逻辑器件接口的电平兼容问题。而电平兼容原则就两条:voh>vih,vol。

当然还要考虑抗干扰能力，必须有一定的噪声容限：|voh-vih|>vn ,|vol-vil|>vn-，其中vn 和vn-表示正负噪声容限。只要掌握这个原则，熟悉各类器件的输入输出特性可以很自然地找到合理方案。

如果你是用的是3.3v器件作为输出，而5v器件作为接收，那么这种低电平输出不会损坏器件，而且大部分3.3v器件输出高电平的时候也能够满足5v器件的高电平输入标准，这时候你就不需要电平转换。唯一需要注意的是如果外部5v器件需要从3.3v设备取电流的话，你需要查阅数据手册上对于接口拉电流的最大值。有需要的话，增加缓冲器件（如74hc245）。

如果反过来，想要使用5v输出的器件驱动3.3v的外设的话，你就需要考虑电平转换器件的必要性了。但有些3.3v的芯片在设计中已经被设计为可容忍5v输入了。这样的芯片就可以直接使用5v的主控来直接驱动，最经典的一个例子就是74lvc系列芯片。

cmos器件对于高低电平的判断标准并不是一个具体值，而是基于电源电压的百分比。一般来说cmos器件的高电平标准应大于0.7倍的电源电压（也就是说，用5v供电时，高电平的标准将为3.5v），这就会导致3.3v标准下的高电平无法触发。但是这也不是绝对的，部分器件可以在3.3v电平标准下正常工作，即使标称的正常工作电压是5v。对于这种问题，最好还是使用写明了可以兼容3.3v电平标准的器件。

而ttl器件来说，工作在5v电压下时其高电平判断的标准是确定的2v。这也是为什么单向使用ttl器件的时候能够正常判断电平高低的原因。

现在我们就介绍几种常用的通信电平转换的方案

（1） 晶体管上拉电阻法

就是一个双极型三极管或 mosfet，c/d极接一个上拉电阻到正电源，输入电平很灵活，输出电平大致就是正电源电平。

　　（2） oc/od 器件上拉电阻法

　　利用oc或者od门电路，这样集电极或者漏极都可以通过一个电阻上拉到一个新的vcc，其基极或者栅极就可以连接另外一个vcc，这样也就实现了3.3v控制5v的电平信号输出。注意这里需要选择好上拉电阻阻值，还要考虑mcuio的驱动能力。这类电路大部分运用在输出电路上的电平转换电路。

　　（3） 74xhct系列芯片升压 （3.3v→5v）

　　凡是输入与 5v ttl 电平兼容的 5v cmos 器件都可以用作 3.3v→5v 电平转换。

　　——这是由于 3.3v cmos 的电平刚好和5v ttl电平兼容（巧合），而 cmos 的输出电平总是接近电源电平的。

廉价的选择如 74xhct（hct/ahct/vhct/ahct1g/vhct1g/。。。） 系列 （那个字母 t 就表示 ttl 兼容）。

（4） 专用电平转换芯片

　　利用特定的电平转换芯片，将3.3v和5v进行转换。例如74lvc4245a，74alvc164245这两款芯片用的比较多。它存在5v vcca和3.3v vccb，2个电源管脚，这样就可以实现5v和3.3v的转换了，同时dir控制数据方向，这样也实现了3.3v到5v,和5v到3.3v的两个方向转换。另外74lvc4245a还可以增加mcuio的电流驱动能力。我在设计中如果需要的话会首选这个芯片。74alvc164245是16bit，功能和74lvc4245a差不多。

　　（5） 电阻分压法

最简单的降低电平的方法。5v电平，经1.6k 3.3k电阻分压，就是3.3v。

　（6） 限流电阻法

如果嫌上面的两个电阻太多，有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源，但只要串联一个限流电阻，保证输入保护电流不超过极限（如 74hc 系列为 20ma），仍然是安全的。

最后这里介绍一个简单的可以实现两个电平的相互转换的经典电路。

上图中,s1，s2为两个信号端,vcc_s1和vcc_s2为这两个信号的高电平电压.另外限制条件为:
     1.vcc_s1<=vcc_s2.

2.s1的低电平门限大于0.7v左右(视nmos内的二极管压降而定).
3.vgs<=vcc_s1.

4.vds<=vcc_s2

对于3.3v和5v/12v等电路的相互转换,nmos管选择ap2306即可，原理比较简单。

如下图mos-n 场效应管 双向电平转换电路 -- 适用于低频信号电平转换的简单应用。

如上图所示电路，双向传输原理：
为了方便讲述，定义 3.3v 为 a 端，5.0v 为 b 端。
a端输出低电平时（0v），mos管导通，b端输出是低电平（0v）

a端输出高电平时（3.3v），mos管截至，b端输出是高电平（5v）

a端输出高阻时（oc），mos管截至，b端输出是高电平（5v）

b端输出低电平时（0v），mos管内的二极管导通，从而使mos管导通，a端输出是低电平（0v）

b端输出高电平时（5v），mos管截至，a端输出是高电平（3.3v）

b端输出高阻时（oc），mos管截至，a端输出是高电平（3.3v）

优点：

1、适用于低频信号电平转换，价格低廉。

2、导通后，压降比三极管小。

3、正反向双向导通，相当于机械开关。

4、电压型驱动，当然也需要一定的驱动电流，而且有的应用也许比三极管大。