在我们设计的电路中，不同的芯片对其引脚使用不同的电压，如常见的1.8V、3.3V、5V等。在两个不同电压芯片的引脚之间进行通信时，我们需要确保电压的两侧满足我们自己的需求并且能够正常通信，这被称为电平转换。
因为不同电压的芯片之间的通信存在电平失配的问题，如果通信两端的电压差太大，也可能会损坏芯片引脚，所以我们需要进行电平转换。
一般而言，当我们进行电平转换时，我们主要考虑信号传输的速度和信号的方向。
二极管电平转换电路使用此电路需要注意转换的方向，高电压端和低电压端不可调换。
图1
原理分析：当输入端3.3V为低电平时，D1导通，输出端1.8V为低电平，实现两端都为低电平。当输入端3.3V为高电平时，D1截止，输出端被R1上拉至1.8V，为高电平，实现两端都为高电平。
三极管电平转换电路三极管实现电平转换，跟二极管类似，也需要注意转换的方向，如下图2所示：
图2
原理分析：
1、左IN是输入，右OUT是输出，VDDA和VDDB是两个相互转换的不同电压域。当IN输入0V时，晶体管Q1导通，OUT被下拉到接近0V的电平，实现低电平转换；当IN输入高电平（VDDA）时，晶体管Q1关断，OUT被上拉到VDDB，从而实现高电平转换。该电路属于单向转换电路，具有IN输入和OUT输出的转换方向，简单易用。
2、当输入IN处于低电平时，晶体管Q1关断，晶体管Q2导通，输出OUT被拉低，从而实现低电平转换；当输入IN处于高电平时（VDDA），晶体管Q1导通，导致晶体管Q2被拉低并关断。因此，输出OUT被R4拉高到VDDB，实现高电平转换。该电路只能实现左IN输入和右OUT输出，不能进行逆变。但它会影响整个电路的延迟和转换速度，不适用于高波特率（如大于400Kbps，就不建议使用）。
图3
NMOS管搭建的电平转换电路
图4
原理分析：
1、当S（即TXD_1V8）输出高电平时，MOS管Q4的Vgs=0，MOS管关闭，D（即UART1_RXD）被电阻R42上拉到3.3V；
2、当S（即TXD_1V8）输出低电平时，MOS管Q4的Vgs=1.8V，大于导通电压阈值，MOS管导通，Net2通过MOS管被拉低到低电平；
3、当D（即UART1_RXD）输出高电平时，MOS管Q4的Vgs不变，MOS管维持关闭状态，S（即TXD_1V8）被电阻R37上拉到1.8V；
4、当D（即UART1_RXD）输出低电平时，MOS管Q4不导通，MOS管先经过体二极管把S（即TXD_1V8）拉低到低电平，此时Vgs≈1.8V，MOS管导通，进一步拉低S（即TXD_1V8）的电压。
注意事项：
1、高电压＞低电压–0.7V，否则在D→S传输高电平时会出现问题，即Vs=Vd+0.7，此时的Vs<VCC；
2、需要注意MOS管的Vgs导通电压，一般涉及到1.8V的电路需要注意器件选型；
3、PMOS管只能实现单向的电平转换，不能双向。
NMOS双向电路特点：
由于双向NMOS电路的电导电阻较大，适用于低频信号电平转换，并且价格低廉。NMOS双向电路设计的制造成本较低，因此价格相对较低。导通后压降比小于三极管。因此在一些需对电压要求高的应用场景中，NMOS电路更适合。正反双向导通，相当于机械开关。双向NMOS电路可以实现相当于机械开关的正反双向电导，因此在一些需要频繁切换的应用场景中，双向NMOS电路也具有优势。需要注意的是，NMOS双向电路的具体实现方式可能因应用场景和器件特性而有所不同。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的电路拓扑和器件参数。
