一、电平转换的必要性
在IIC主从设备连接时，由于主从设备可能存在不同的电源电压（如5V、3.3V、1.8V等），导致需要进行电平转换以确保正常通信。
二、电平转换电路的基本组成
电平转换电路通常包括上拉电阻、MOS管（通常为NMOS管）等元件。MOS管因其开关特性被广泛应用于电平转换电路中。
三、电平转换电路的工作原理
1. 总线无数据发送时
- 状态描述：当IIC总线上没有数据发送时，两边都没有主动去拉低总线。
- 电路表现：
- 低电压侧（如3.3V）的总线线路通过上拉电阻上拉至3.3V。
- 高电压侧（如5V）的总线线路通过其上拉电阻上拉至5V。
- 此时，MOS管的栅极和源极之间的电压差（Vgs）为0，MOS管不导通。
2. 低电压侧发送数据到高电压侧
- 发送数据1：
- 低电压侧（如3.3V）的SDA/SCL为高电平3.3V。
- 此时，MOS管的Vgs为0，MOS管不导通。
- 高电压侧因为上拉电阻的存在，SDA/SCL保持为5V。
- 发送数据0：
- 低电压侧的SDA/SCL为低电平0V。
- 此时，Vgs为3.3V，MOS管导通。
- 高电压侧的SDA/SCL通过导通的MOS管被拉低到低电平0V。
3. 高电压侧发送数据到低电压侧
- 发送数据1：
- 高电压侧（如5V）的SDA/SCL为高电平5V。
- 低电压侧因为没有主动拉低总线，MOS管不导通。
- 低电压侧的SDA/SCL保持其上拉电平3.3V。
- 发送数据0：
- 高电压侧的SDA/SCL为低电平0V。
- 由于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，进一步导致低电压侧的SDA/SCL也为低电平0V
四、注意事项
- MOS管的接入方法：MOS管的S极应接到低电压侧，D极接高电压侧，G极接控制信号或接地。
- 导通电压：MOS管的导通电压（即门限电压）应小于低电源电压，以确保MOS管能够正常导通。
- 电阻选择：上拉电阻的大小应适当选择，以避免过大的电压降或过长的电平转换时间。
