RS232與TTL電平轉換的分立器件電路

2021-01-20 電子懶人

RS232與TTL電平轉換電路:

電路功能:

本例電路可實現RS232電平與TTL電平相互轉換。

整個電路的工作過程:

我們知道計算機串口通信的RS-232電平是用正負電壓來表示邏輯狀態的,邏輯1= -3V~-15V,邏輯0=+3~+15V。

而對單片機串口通信的TTL電平而言,輸出高電平時電壓>2.4V;輸出低電平時,電壓<0.8V。

所以這兩者直接需要通信時,必須進行電平轉換。現在市場上有很多的RS232電平轉換集成晶片。但是我們也可以用分立器件自己搭電路來實現這個功能。

如上述電路圖所示,左邊是DB9串口,現在一般只能在臺式機上看到;右邊的TXD與RXD是單片機的引腳,電源VCC是+5V。

1.RS232電平轉TTL電平過程:

當PCTXD為-3~-15時,此時RS232的邏輯為1,顯然這個時候Q4是處於截止狀態的,RXD的電平與VCC相等的為+5V,也是邏輯1。

當PCTXD為+3~+15V時,此時RS232的邏輯為0,顯然Q4是處於導通狀態的,RXD的電位為0,也是邏輯0。

2.TTL電平轉RS232電平:

TXD=0為低電平時,因為Q3是PNP型三極體所以Q3會導通,而且Q3導通電阻是比較小的所以PCRXD的電壓與VCC相同,都是5V,在+3~+15V之間是邏輯0。

TXD=1時,此時Q3是截止的(截止電阻非常大),而在PC發送數據時,PCTXD的空閒狀態為高電平,電壓是在-3~-15V之間,當PCTXD的電平是-3V時,二極體D1導通,電容C7充電,上負下正(注意電容的接法),電容C7的上極板電位最終被鉗在-2.3V之間(可以看出,這個電路在臨界位置有bug,使用這個電路時,儘量避開)。而在PCTXD為低電平+3~+15V時,二極體D1反向截止,電容沒法放電,仍然會保持一段時間的上負下正的狀態。

所以在TXD為1時,PCRXD通過電容可以獲得負電壓,即RS232的邏輯「1」。

那你是否擔心:既然電容C7是保持上負下正,沒法放電,那麼當TXD=0,PCRXD為5V時,是不是會對電容進行反向充電?


是的,你想的沒有錯。這裡電容C7的符號明顯是個電解電容,電解電容的反向充電會導致電容損壞,甚至出現冒煙,漏水的情況。雖然當PCTXD在-3~-15V時,通過二極體D1鉗位的作用,可以使C7的負極為負電壓,但是在PCTXD在+3~+15V時,就存在隱患了。

所以把C7換成無極性的電容就OK了。網上這個電路,C7畫的都是電解電容,容易產生誤導。我認為應該是用無極性的電容。如果各位有不同的見解,可以在底下留言。

注意:

本例電路要正常實現電平轉換功能,要選擇合適的三極體,而且波特率不能太高,電源要穩,不然很容易受到幹擾,這個在仿真時可以測試一下。

雖然這個電路簡單,省錢,但是可靠性不高,一般只能湊合用。所以在做產品的時候,都會選用集成晶片來轉換。附上TTL和CMOS的電平標準:

(一)、TTL電平標準

輸出 L: <0.8V ; H:>2.4V。
輸入 L: <1.2V ; H:>2.0V


(二)、CMOS電平標準

輸出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。
輸入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.


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