与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货( 三 )
如果我们设计一个二极管补偿电路（见图7-1） ， 二极管D1的正向电压（典型值0.7V）将会使输出低电压上升 ， 在5VCMOS输入得到1.1V至1.2V的低电压 。 它安全地处于5VCMOS输入的低输入电压阈值之下 。 输出高电压由上拉电阻和连至3.3V电源的二极管D2确定 。 这使得输出高电压大约比3.3V电源高0.7V ， 也就是4.0到4.1V ， 很安全地在5VCMOS输入阈值（3.5V）之上 。
注：为了使电路工作正常 ， 上拉电阻必须显著小于5VCMOS输入的输入电阻 ， 从而避免由于输入端电阻分压器效应而导致的输出电压下降 。 上拉电阻还必须足够大 ， 从而确保加载在3.3V输出上的电流在器件规范之内 。
技巧八：3.3V→5V使用电压比较器
比较器的基本工作如下：
?反相（-）输入电压大于同相（+）输入电压时 ， 比较器输出切换到Vss 。
?同相（+）输入端电压大于反相（-）输入电压时 ， 比较器输出为高电平 。
为了保持3.3V输出的极性 ， 3.3V输出必须连接到比较器的同相输入端 。 比较器的反相输入连接到由R1和R2确定的参考电压处 ， 如图8-1所示 。
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计算R1和R2
R1和R2之比取决于输入信号的逻辑电平 。 对于3.3V输出 ， 反相电压应该置于VOL与VOH之间的中点电压 。 对于LVCMOS输出 ， 中点电压为：
如果R1和R2的逻辑电平关系如下 ，
若R2取值为1K ， 则R1为1.8K 。
经过适当连接后的运算放大器可以用作比较器 ， 以将3.3V输入信号转换为5V输出信号 。 这是利用了比较器的特性 ， 即：根据“反相”输入与“同相”输入之间的压差幅值 ， 比较器迫使输出为高（VDD）或低（Vss）电平 。
注：要使运算放大器在5V供电下正常工作 ， 输出必须具有轨到轨驱动能力 。
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技巧九：5V→3.3V直接连接
通常5V输出的VOH为4.7伏 ， VOL为0.4伏；而通常3.3VLVCMOS输入的VIH为0.7xVDD ， VIL为0.2xVDD 。
当5V输出驱动为低时 ， 不会有问题 ， 因为0.4伏的输出小于0.8伏的输入阈值 。 当5V输出为高时 ， 4.7伏的VOH大于2.1伏VIH ， 所以 ， 我们可以直接把两个引脚相连 ， 不会有冲突 ， 前提是3.3VCMOS输出能够耐受5伏电压 。
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【与非网|| 19种电压转换的电路设计方法，干货】如果3.3VCMOS输入不能耐受5伏电压 ， 则将出现问题 ， 因为超出了输入的最大电压规范 。 可能的解决方案请参见技巧10-13 。
技巧十：5V→3.3V使用二极管钳位
很多厂商都使用钳位二极管来保护器件的I/O引脚 ， 防止引脚上的电压超过最大允许电压规范 。 钳位二极管使引脚上的电压不会低于Vss超过一个二极管压降 ， 也不会高于VDD超过一个二极管压降 。 要使用钳位二极管来保护输入 ， 仍然要关注流经钳位二极管的电流 。 流经钳位二极管的电流应该始终比较小（在微安数量级上） 。 如果流经钳位二极管的电流过大 ， 就存在部件闭锁的危险 。 由于5V输出的源电阻通常在10Ω左右 ， 因此仍需串联一个电阻 ， 限制流经钳位二极管的电流 ， 如图10-1所示 。 使用串联电阻的后果是降低了输入开关的速度 ， 因为引脚（CL）上构成了RC时间常数 。
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如果没有钳位二极管 ， 可以在电流中添加一个外部二极管 ， 如图10-2所示 。
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技巧十一：5V→3.3V有源钳位
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