用戶在使用NB&Cat.1模組標(biāo)準(zhǔn)AT通信時，模組與外設(shè)MCU會出現(xiàn)串口電壓不匹配的情況(如MCU電壓3.6V，模組UART串口電壓1.8V)，為了避免產(chǎn)生漏電流及對串口引腳產(chǎn)生損傷，此時需要通過串口電平轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)模組與MCU之間的數(shù)據(jù)通信。

本文給出了NB-IoT&Cat.1的串口電平轉(zhuǎn)換推薦電路，同時針對該電路的性能做相關(guān)分析，便于用戶快速、可靠的完成相應(yīng)的電路設(shè)計與開發(fā)。

串口電平轉(zhuǎn)換電路

01

參考電路

圖1.1 電平轉(zhuǎn)換電路

注：

1、二極管電路中需特別關(guān)注二極管方向。

2、如果模組內(nèi)部無上拉，則二極管轉(zhuǎn)換電路需要外部上拉，上拉電阻建議不低于10k。

3、本文檔中MCU_TXD電平默認(rèn)輸出3V，VCC_EXT電平默認(rèn)1.8V，后續(xù)不再贅述。

4、模組VCC_EXT電平具體數(shù)值參考模組硬件設(shè)計手冊。

02

功能說明

二極管轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)通與截止說明：

三極管轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)通與截止說明：

注：

1、C1為去過沖電容，當(dāng)輸入信號存在過沖時，可減緩三極管截止速度，進(jìn)而使輸出波形上升沿變緩慢，如果輸入信號無過沖時，可以去除C1電容。

2、R1為輸出端上拉電阻，阻值越大導(dǎo)通功耗越低，但是波形上升沿越緩慢，如果輸出端對應(yīng)電路因為輸入(寄生)電容大導(dǎo)致波形畸變較為嚴(yán)重時可適當(dāng)減小R1阻值，但不可小于220Ω，防止三極管工作在放大區(qū)造成工作異常。

03

推薦選型

二極管推薦如下——

品牌：LRC

規(guī)格型號：LRB520S-30T1G

封裝：SOD-523

圖1.2LRB520S-30T1G實物圖

圖1.3LRB520S-30T1G正向壓降特性

注：

1、二極管選型需注意串口低電平門限值，且保留余量。

2、上述推薦二極管型號正向壓降實測25V。

三極管推薦如下——

品牌：CJ

規(guī)格型號：S8050 J3Y

封裝：SOT-23

圖2.5S8050 J3Y電氣特性

注：三極管選型需關(guān)注轉(zhuǎn)換速率是否能滿足電路要求。

測試數(shù)據(jù)

本章節(jié)主要描述二極管電平轉(zhuǎn)換電路和三極管電平轉(zhuǎn)換電路在9600bps，115200bps，961200bps，2Mbps波特率下，電平轉(zhuǎn)換電路的表現(xiàn)情況。

圖2.1 二極管電平轉(zhuǎn)換電路9600bps信號波形

圖2.2 二極管電平轉(zhuǎn)換電路115200bps信號波形

圖2.3 二極管電平轉(zhuǎn)換電路921600bps信號波形

圖2.4 二極管電平轉(zhuǎn)換電路2Mbps信號波形

圖2.5 三極管電平轉(zhuǎn)換電路9600bps信號波形

圖2.6 三極管電平轉(zhuǎn)換電路115200bps信號波形

圖2.7 三極管電平轉(zhuǎn)換電路921600bps信號波形

圖2.8 三極管電平轉(zhuǎn)換電路2Mbps信號波形

說明：

1、黃色為輸入波形，綠色為輸出波形。

2、115200bps(或以下)波形輸出穩(wěn)定，921600bps(或以上)無明顯畸變，滿足串口通信要求。

3、由于硬件器件，硬件測試設(shè)備等差異，用戶產(chǎn)品的電平轉(zhuǎn)換電路實際應(yīng)用大于1Mbps時，建議用戶進(jìn)行相關(guān)串口波形驗證測試，以上數(shù)據(jù)供參考。

測試結(jié)論

通過二極管、三極管搭建的串口電平轉(zhuǎn)換電路邏輯簡單、成本低、維護(hù)方便，同時通過對應(yīng)電阻、電容的合適匹配滿足最高2Mbps的通信速率，可滿足NB-IoT&Cat.1的串口電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用的需求。