NMOS双向转换电路实测以及上升沿尖峰处理

NMOS双向转换电路实测以及上升沿尖峰处理

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• NMOS双向转换电路
  

• 🔧采用的是5V供电的STC8H单片机输出PWM波形，经过上面的电平转换电路测量低压端的波形。

• ✨在做3.3V <==>5V 电平转换电路方案验证时，输入5V PWM波形和输出波形的波形上升沿有尖刺。

• 🌿下面橙色的是STC8H输出的原始pwm波形，下面紫色的是经过BSS138 NMOS转换后的电路。
  

• 🔖STC8H IO引脚配置的是准双向弱上拉模式测得.

/************************ IO口配置 ****************************/
void	GPIO_config(void)
{GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;				//结构定义GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_0;				//指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;			//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P2,&GPIO_InitStructure);	//初始化GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_All;			//指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;			//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P1,&GPIO_InitStructure);	//初始化
}

🌿将STC8H输出PWM波形的IO口配置成开漏输出模式，并进行测试。

void	GPIO_config(void)
{GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;				//结构定义GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_0;				//指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_OD;			//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P2,&GPIO_InitStructure);	//初始化GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_All;			//指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_OD;			//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P1,&GPIO_InitStructure);	//初始化
}

• 🌿BSS138 NMOS电平转换后的输出波形，上升沿还是会出现尖峰毛刺现象：
  

将NMOS管型号换成2N7002 NMOS 测试

🔰BSS138 对比2N7002对比发现，峰峰值有差异

BSS138电压的峰峰值波动范围要比2N7002表现要好。

• 📑BSS138 手册数据：
  
• 📑2N7002手册数据：
  

• 📐在STC8H PWM 输出引脚在开漏输出模式和准双向模式输出主要对峰峰值电压造成影响。

• 📏开漏输出模式测量到BSS138的峰峰值电压波动范围：4.72V - 4.8V
• 📐开漏输出模式测量到2N7002的峰峰值电压波动范围：4.80V - 5.04V

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• 📏准双向模式测量到BSS138的峰峰值电压波动范围：4.72V - 4.8V
  

• 📐准双向模式测量到2N7002的峰峰值电压波动范围：4.80V - 5.04V
  

🏳‍🌈NMOS双向转换电路中，如果在2N7002和BSS138中做选择，还是推荐使用BSS138 NMOS管。

🔨上升沿尖峰处理

✨不管使用何种NMOS管，都存在电平信号转换后的上升沿尖峰的问题.

• 📝在没有找到正确方法前，做过很多尝试，包括在低压电源端添加电容，3.6V的稳压管，串入肖特基二极管管，都没有作用，最后在信号输入端串联电阻测试发现输出端上升沿波形的峰峰值明显有改善，最后经过更换不同阻值的电阻确定串联500-1K的电阻可以达到最终消除尖峰的效果，如果在高频率信号下，可以将该阻值设置在470Ω - 510Ω；如果阻值太大会导致波形两侧的边沿的斜坡度变成圆弧角。

• 🌼1K电阻值效果：
  

• 🌻500欧姆电阻值效果：
  

• 🎉以上结果在STC8H配置的PWM输出引脚模式开漏输出和准双向弱上拉模式下都进行了测试，效果差不多。

• 📓最终完善的原理图：
  
• 📌分享一下PCB 此验证方案：https://oshwhub.com/perseverance51/mos-guan-shuang-xiang-dian-ping