I2C双向电平转换电路
本文分享下i2c双向电平转换电路的设计原理，以及需要注意的事项。
在i2c主从设备对接时，需要考虑主从设备的电平情况，常规的主要有3种：5v，3.3v，1.8v。如果电平相同，比如都是3.3v，那么可以直接对接。如果电平不同，一个高电平是3.3v ，另外一个是1.8v，那么就需要接入其它的器件来做一下电平转换，通常是接入nmos管。
如上图，此图来源于i2c官方协议，协议标准文件里面已对此作了一些说明。扫描下方二维码，回复“i2c”，可以获取i2c协议的英文版源文件和中文版本。
下面解释下这个电平是如何双向工作的，即不论是低压那边还是高压那边主动发生电平变化，都是可以正常通信的。
工作原理：
---当总线上没有数据发送时，两边都没有主动去拉低总线，因此mos管也不导通，都因为各自的上拉电阻存在，左边为高电平3.3v，右边为高电平5v。
---当左边需要发送数据1到右边时，即sda1/scl1为高电平3.3v，mos管的vgs=0，不导通，右边因为上拉电阻的存在，sda2/scl2电平保持为5v。即可看作左边正常将数据1发送到右边。
---当左边需要发送数据0到右边时，即sda1/scl1为低电平0v，vgs=3.3v，mos管导通，右边电压就跟左边电平一样了，sda2/scl2为低电平0v。即可看作左边正常将数据0发送到右边。
---当右边需要发送数据1到左边时，即sda2/scl2为高电平5v，左边sda1/scl1因为没有主动拉低总线，所以mos管不导通，左边保持上拉电平3.3v。即可看作右边将数据1正常发送到左边。
---当右边需要发送数据0到左边时，即sda2/scl2为低电平0v时，因为mos管体二极管的存在，体二极管导通，mos管的s极被拉低，vgs接近3.3v，mos管导通，进一步导致左边和右边电平一样，为0v。即可看作右边正常将数据0发送到左边。
由上可知，不论i2c的主设备（master）接在上面电路的左边（低压电源）还是右边（高压电压），都是能够正常通信的。
以上是电路的工作说明，实际应用中，有以下两点需要注意：
注意事项：
--mos管的接入方法---mos管的s极要接到低电源那边，不能接反。
--mos管的选型---mos管的导通电压需要注意。mos管导通电压门限（vgsth里面的最大值）需要小于低电源电压。
如上图是2n7002k的mos管，1v。如果5v和3.3v之间的互转，那么可以用这个管子。但如果是3.3v和1.8v之间的互转，那么是不能用的。因为导通门限电压是1-2.5v，因为可能会用到导通电压大于1.8v的器件，那么mos管就可能永远无法导通了。这个需要特别注意，因为一旦没注意选用了，可能就是有的板子功能ok，有的板子ng。
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如上图，此图来源于i2c官方协议，协议标准文件里面已对此作了一些说明。扫描下方二维码，回复“i2c”，可以获取i2c协议的英文版源文件和中文版本。
下面解释下这个电平是如何双向工作的，即不论是低压那边还是高压那边主动发生电平变化，都是可以正常通信的。
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---当总线上没有数据发送时，两边都没有主动去拉低总线，因此mos管也不导通，都因为各自的上拉电阻存在，左边为高电平3.3v，右边为高电平5v。
---当左边需要发送数据1到右边时，即sda1/scl1为高电平3.3v，mos管的vgs=0，不导通，右边因为上拉电阻的存在，sda2/scl2电平保持为5v。即可看作左边正常将数据1发送到右边。
---当左边需要发送数据0到右边时，即sda1/scl1为低电平0v，vgs=3.3v，mos管导通，右边电压就跟左边电平一样了，sda2/scl2为低电平0v。即可看作左边正常将数据0发送到右边。
---当右边需要发送数据1到左边时，即sda2/scl2为高电平5v，左边sda1/scl1因为没有主动拉低总线，所以mos管不导通，左边保持上拉电平3.3v。即可看作右边将数据1正常发送到左边。
---当右边需要发送数据0到左边时，即sda2/scl2为低电平0v时，因为mos管体二极管的存在，体二极管导通，mos管的s极被拉低，vgs接近3.3v，mos管导通，进一步导致左边和右边电平一样，为0v。即可看作右边正常将数据0发送到左边。
由上可知，不论i2c的主设备（master）接在上面电路的左边（低压电源）还是右边（高压电压），都是能够正常通信的。
以上是电路的工作说明，实际应用中，有以下两点需要注意：
注意事项：
--mos管的接入方法---mos管的s极要接到低电源那边，不能接反。
--mos管的选型---mos管的导通电压需要注意。mos管导通电压门限（vgsth里面的最大值）需要小于低电源电压。
如上图是2n7002k的mos管，1v。如果5v和3.3v之间的互转，那么可以用这个管子。但如果是3.3v和1.8v之间的互转，那么是不能用的。因为导通门限电压是1-2.5v，因为可能会用到导通电压大于1.8v的器件，那么mos管就可能永远无法导通了。这个需要特别注意，因为一旦没注意选用了，可能就是有的板子功能ok，有的板子ng。
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