在电路设计过程中，电平不匹配是一个极为常见的问题。很多情况下，为了解决这一问题，最常用的手段就是增加电平转换芯片。这不禁让人思考，电平转换芯片的实现思想究竟源自何处？如果不使用芯片，而是采用分立器件，又该如何实现电平转换呢？
　　首先，我们来看一款常见芯片 SN74ALVC164245 的逻辑框图（如图所示），它包含了与门和反相器。其中，与门主要用于实现使能和方向控制，而反相器则用于实现信号的传输。这种设计方式为电平转换提供了一种有效的解决方案，也为我们理解电平转换的实现思想提供了一个很好的示例。
　　接下来，我们探讨如何使用分立器件实现电平转换。
　　1. BJT 和 MOS 实现
　　以 NPN 的 BJT（双极结型晶体管）和 NMOS（N 沟道金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）为例，集电极输出和漏极输出是最简单的反相器形式。不过，由于 BJT 和 MOS 本身的特性差异，BJT 只能实现单向传输，而 MOS 可以实现双向传输。在进行电平转换时，我们通常希望输入为 0（低电平）时，输出也为 0；输入为高电平 V1 时，输出为高电平 V2。
　　（1）BJT 实现
　　单 BJT 实现（如图所示）：当输入 IN 为 0 时，Q1 导通，输出 OUT 近似为 0；当 IN 为 VDDA 时，Q1 关断，OUT 被拉到 VDDB，从而实现了从 IN 到 OUT 的电平转换。这种方式可应用于高端电路中。
　　双 BJT 实现（如图所示）：从 IN 到 OUT 相当于经过两个反相器，这种方式可用于低端电路。不过需要注意的是，BJT 电平转换只能是单向的，并且通常适用于几百 kps 的传输速率。
　　（2）MOS 实现
　　将 BJT 替换为 MOS 管，就可以实现双向的电平转换（如图所示）。
　　从 IN 到 OUT：当 IN 为 0 时，Q1 导通，OUT 为 0；当 IN 为高电平时，Q1 截止。若 VDDB 大于 VDDA，体二极管不导通，OUT 为高电平；当 VDDB 小于 VDDA 时，体二极管导通，OUT 会被拉高到 VDDA，此时起不到保护作用，所以 NMOS 的 D 极需要接到高电压侧。
　　从 OUT 到 IN：当 OUT 为 0 时，Q1 截止，IN 通过体二极管变为低电平；当 OUT 为高电平时，Q1 截止，IN 上拉到 VDDA，变为高电平。
　　　2. 二极管实现
　　使用二极管也可以实现电平转换。当输入为低电平时，二极管截止，输出为低电平；当输入为高电平时，二极管导通，输出被上拉到低压（如图所示）。将二极管和电阻交换位置同样可以实现电平转换，当输入为低时，二极管导通，输出为低；反之，输出为高（如图所示）。不过，这两种情况的供电都只能接到低压。由于存在限流作用，上拉电阻较大，导致这种方法的传输速率较慢，而且二极管的导通压降需要控制在高电平的最小值以下。
　　3. 电阻实现
　　（1）电阻分压
　　电阻分压是一种最简单的将高压转换为低压的方式，只需要合理选择分压电阻的比值即可。然而，由于分压电阻较大，这种方法的传输速率较慢。
　　（2）电阻限流
　　由于两侧端子都存在等效电阻，可以形成分压，因此可以使用限流电阻来实现电平转换。但在使用时，需要充分考虑芯片的内部结构，因为这种方法的可靠性相对较差（如图所示）。
　　image