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RS232与TTL电平转换的分立器件电路

2018年06月25日 基础电路图 暂无评论 阅读 2,658 次

RS232与TTL电平转换电路图:

(点击图片查看高清原图!)

 

电路功能:

本例电路可实现RS232电平与TTL电平相互转换。

 

整个电路的工作过程:

我们知道计算机串口通信的RS-232电平是用正负电压来表示逻辑状态的,逻辑1= -3V~-15V,逻辑0=+3~+15V。

而对单片机串口通信的TTL电平而言,输出高电平时电压>2.4V;输出低电平时,电压<0.8V。

所以这两者直接需要通信时,必须进行电平转换。现在市场上有很多的RS232电平转换集成芯片。但是我们也可以用分立器件自己搭电路来实现这个功能。

如上述电路图所示,左边是DB9串口,现在一般只能在台式机上看到;右边的TXD与RXD是单片机的引脚,电源VCC是+5V。

 

1.RS232电平转TTL电平过程:

当PCTXD为-3~-15时,此时RS232的逻辑为1,显然这个时候Q4是处于截止状态的,RXD的电平与VCC相等的为+5V,也是逻辑1。

当PCTXD为+3~+15V时,此时RS232的逻辑为0,显然Q4是处于导通状态的,RXD的电位为0,也是逻辑0。

 

2.TTL电平转RS232电平:

TXD=0为低电平时,因为Q3是PNP型三极管所以Q3会导通,而且Q3导通电阻是比较小的所以PCRXD的电压与VCC相同,都是5V,在+3~+15V之间是逻辑0。

TXD=1时,此时Q3是截止的(截止电阻非常大),而在PC发送数据时,PCTXD的空闲状态为高电平,电压是在-3~-15V之间,当PCTXD的电平是-3V时,二极管D1导通,电容C7充电,上负下正(注意电容的接法),电容C7的上极板电位最终被钳在-2.3V之间(可以看出,这个电路在临界位置有bug,使用这个电路时,尽量避开)。而在PCTXD为低电平+3~+15V时,二极管D1反向截止,电容没法放电,仍然会保持一段时间的上负下正的状态。

所以在TXD为1时,PCRXD通过电容可以获得负电压,即RS232的逻辑“1”。

 

那你是否担心:既然电容C7是保持上负下正,没法放电,那么当TXD=0,PCRXD为5V时,是不是会对电容进行反向充电?

是的,你想的没有错。这里电容C7的符号明显是个电解电容,电解电容的反向充电会导致电容损坏,甚至出现冒烟,漏水的情况。虽然当PCTXD在-3~-15V时,通过二极管D1钳位的作用,可以使C7的负极为负电压,但是在PCTXD在+3~+15V时,就存在隐患了。

所以把C7换成无极性的电容就OK了。网上这个电路,C7画的都是电解电容,容易产生误导。我认为应该是用无极性的电容。如果各位有不同的见解,可以在底下留言。

 

注意:

本例电路要正常实现电平转换功能,要选择合适的三极管,而且波特率不能太高,电源要稳,不然很容易受到干扰,这个在仿真时可以测试一下。

虽然这个电路简单,省钱,但是可靠性不高,一般只能凑合用。所以在做产品的时候,都会选用集成芯片来转换。

附上TTL和CMOS的电平标准:

(一)、TTL电平标准

输出 L: <0.8V ; H:>2.4V。

输入 L: <1.2V ; H:>2.0V

 

(二)、CMOS电平标准

输出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。

输入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.

 

 



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