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EDA365电子论坛网»电子社区 › 研发技术版块 › 硬件设计讨论 › MOS 电平转换电路故障
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MOS 电平转换电路故障

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radioes8

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 楼主| 发表于 2025-4-17 23:04 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
如图MOS 管做电平转换，双向电平，3.3V 与 1.8V 转换。出现问题是输入0电平的时候，输出电平是0.63V. 根据VSD 曲线查询，ISD=1.8/2200=0.8mA , VSD=0.6V , VGS=1.2V(实测1.17V) 大于VGSth MAX(1.1V),  为什么VDS 无法完全导通？ VS 为什么不是0V?
5 j" ]$ b$ d" w* k: J

IO 电平电路问题.png (140.19 KB, 下载次数: 9)

IO 电平电路问题.png

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超級狗
谢谢分享！: 5
請給 MOS 管完整規格書或完整型號。^_^  发表于 2025-4-18 07:34

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bazhonglei

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发表于 2025-4-18 11:37 | 只看该作者
本帖最后由 bazhonglei 于 2025-4-18 11:42 编辑 % f$ D8 z: o1 n1 b6 Y" L3 x( W

/ T& k* a( n2 ]+ I  P6 z( ^输入为0，由于VGS=0，MOS管截止，但是由于体二极管的存在，导致VS=0.6V，此时VD=0，VG=1.8V，VT=1.1V，VGD>VT，mos工作在可变阻区。

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再见海贼王
个人觉得，小电流时，二极管压降随电流变化比较明显，不能简单的定义为0.6V；只能说有可能处于饱和区，具体值需要知道MOS管工艺参数假设处在某个区来计算。这种最好实测或者仿真，要不就留大余量。  详情 回复 发表于 2025-4-21 13:46

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超級狗

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发表于 2025-4-21 08:50 | 只看该作者
3. 手册中明确写的东西肯定是对的，但是没有的东西不能说是错误。图表中只标注到了最小gs电压2.5V，意思是2.5V以下可能满足要求，但是不保证满足要求。

9 J8 I; A/ h% u9 N! j$ K$ }% C+ b意思是 2.5V 以下可能满足要求，但是不保证满足要求。# K/ T5 E$ z3 E: i  [; r

; s1 w! c7 c% J) l: }: M. ?% h龍大狗然是論壇中流砥柱，您點到重點了！9 D9 m" Q+ Q( S. m+ d6 \0 A# U
% H% u3 e9 x4 i2 o0 a5 X

# Z2 K% H9 Z9 _7 V

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6940
狗版主，你是老江湖了。致敬。  发表于 2025-4-21 09:04

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huo_xing

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发表于 2025-4-21 08:41 | 只看该作者
radioes8 发表于 2025-4-20 22:38/ A# |0 H: G! |1 _5 u
看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？
& y% ^* E2 C4 X+ z0 `1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS ...
* W0 F) Z7 ?1 Y2 V: R& a
知道问题在哪了。但思想还没完全搞对。; h# g1 d5 a% j% e: f% g% ]
针对Id，Vds（Vgs）这个图需要仔细理解。3 T$ W/ E8 I" Y: j
1. 这个图表示在给定的gs电压下，Id和Vds电压的关系。
$ |- B) F" @. I1 n; a# X- J" ^' G9 Z2. 有的手册中给出的gs电压最小是2.5V。可能有两点：第一他们完全就是从2.5V开测试的。第二测试了低于2.5V情况，但是忘了放上去。你觉得哪个可能性更高？
$ s" k' J+ d: j4 |: I2 u3. 手册中明确写的东西肯定是对的，但是没有的东西不能说是错误。图表中只标注到了最小gs电压2.5V，意思是2.5V以下可能满足要求，但是不保证满足要求。
+ R/ q* U4 F2 e7 q. R" Y4. 从逻辑上说导通电压阈值1.1V。但不是说1.1V完全导通了并且导通压降就能满足你应用的要求。+ c) y' f% |, q# z+ V

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超級狗

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发表于 2025-4-20 23:35 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-22 16:02 编辑
, q* K6 t5 R/ I; G
radioes8 发表于 2025-4-20 22:38
* t: y8 _3 q& S1 Z$ r% C看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？% Y" q& x! @$ \
1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS ...
( S9 P9 K7 A2 S- Q/ ~$ N; g
樓主大人：0 s& ~0 d) y$ Z( @$ f' C
要詳細寫得花點時間，我找時間再給完整的答覆。但可以給您幾個提示，您先想一下！
" w& T& j: W. v+ y7 y7 S
+ B4 e8 z' I8 h; j; u
  • 臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) 的定義是什麼？
  • 您選了一顆臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) = 1.1V Maximum 的 MOS 管，但為什麼通道電阻 RDS(on) 的規格它只標示到 VGS = 2.5V？（這是我說剪貼內容有蛛絲馬跡可尋的地方）
  • 我想看完整的規格書，也是想確認 VDS v.s. ID 曲線是否 VGS 最低也只標到 2.5V。
  • MOS 管導通時是在 VDS v.s. ID 曲線的什麼地方？( I  f1 P) _$ x2 \: Z! b- Y0 W6 A2 E3 q* \

, n* Q1 p5 j# D6 y& A四個問題若能想通，問題自然就解了！
( q6 q5 u6 e) U/ h) N( A! |
. s% t$ r/ \9 p0 d7 b  f您選臨界電壓（Threshold Voltage）VGS(th) < 1.8V 的型號觀念上沒錯，關鍵是這些器件規格定義太坑爹，很少人會注意到！8 {! w  W6 b0 A. x6 A' K& W
' P5 h* w9 s! F6 W
8 S# r0 o" B8 i' g7 X) V
; E9 _# [& h$ U) y5 t

MOSFET Linear Region v.s. Saturation Region.jpg (36.29 KB, 下载次数: 4)

MOSFET Linear Region v.s. Saturation Region.jpg

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超級狗
小弟一開始請樓主比對暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 的規格，看能否發現一些差異，現在您再看一次、就會有感覺了！  详情 回复 发表于 2025-4-21 12:14

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超級狗

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6#
发表于 2025-4-18 08:02 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2025-4-18 08:25 编辑
( q" Y, K/ T& k! k* \9 a( P
! r! f, \0 f2 `
  • 請參閱一下面這幾篇討論：* H# J7 u8 W9 y
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590
    : k. e4 F, @/ k7 ^5 C1 X9 J9 P) A1 Whttps://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771697
  • 您剪貼的規格書片段，還是有線索可循，再多看幾遍。
  • 小弟以往任職過的爛公司，都是用暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N，動作上沒出過什麼問題。比對之下你能發現什麼問題或差異？
  • 多數攻城獅都喜歡抄這電路，而大家也都秉持會動就好的原則，從沒仔細去量測過 I2C 訊號，但其實它在 1.8V 下工作是有風險的。+ q" h2 u" L$ b( a: m3 R

8 y/ A8 M/ K. w/ C2 G0 V4 W/ i2 d1 t' u& ?
# [2 Z, `1 v+ q) e1 I7 ?

& |/ \' M8 I6 b" p  A: A

On-Semiconductor NTA4153N.PDF

365.8 KB, 下载次数: 7, 下载积分: 威望 -5

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radioes8
看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？ 1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS-VGSth) ，目前设计VSD 是一直小于0的，所以没法满足这个饱和导通条件 2. 目前设计是遇到个例不良。就我自己  详情 回复 发表于 2025-4-20 22:38
超級狗
樓主大人： 提醒一件事！暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 特性雖好，但它是 SC-70（或稱 SOT-416） 封裝、比 SOT-23 還小一點。 如果您要 SOT-23 封裝，小弟倒是建議虐死批你呀（Nexperia）BSH103，這顆規格  详情 回复 发表于 2025-4-18 15:06
huo_xing
狗版主果然牛。Vds最小电压就是0.6V。这个参数太让人误解为二极管导通了。 实际上可能mos已经完全导通了，但是参数选择错误给人造成误解  详情 回复 发表于 2025-4-18 09:15

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huo_xing

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7#
发表于 2025-4-18 08:33 | 只看该作者
iic工作频率多少？这个电路很多资料都说能到300K+，但是上了100K最好弄示波器看下波形。以前在uart的115200吃过亏

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huo_xing

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8#
发表于 2025-4-18 09:15 | 只看该作者
超級狗 发表于 2025-4-18 08:02
  • 請參閱一下面這幾篇討論：& S7 d/ F0 y0 h$ @) ~' E: \- ]
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590
    8 P. h  E. B( dhttps://w ...
    • 8 E- a) U' ]1 Y( _4 U7 |+ _
    狗版主果然牛。Vds最小电压就是0.6V。这个参数太让人误解为二极管导通了。
    ) v* F8 G$ f/ _4 U+ h" B实际上可能mos已经完全导通了，但是参数选择错误给人造成误解8 l: _& d( Q- U$ c

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    谢谢分享！: 5.0
    超級狗
    【補充說明】：其實是我同事痛過，領導要我去幫忙挑糞。>_<|||  发表于 2025-4-18 11:35
    超級狗
    谢谢分享！: 5
    我是跟哥一樣，曾經痛過！>_<!!!  发表于 2025-4-18 09:25

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    db-_-
  • TA的每日心情
    慵懒
    2025-8-25 15:23

    • 签到天数: 85 天

    [LV.6]常住居民II
    9#
    发表于 2025-4-18 10:34 | 只看该作者
    本帖最后由 db-_- 于 2025-4-23 10:28 编辑
    * N0 a& I) Q6 W5 O
    * U: C$ {; r+ b4 `$ x4 v, H2 S9 j怎么写啥都是不良信息呢。想修改一下信息，发不出来。

    点评

    huo_xing
    第二条你搞错了。ds压降是由电流决定的，不是反过来。从设计理论上来说，ds压降是不需要的，只是实际生产工艺不行，有内阻存在  详情 回复 发表于 2025-4-18 11:10

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    超級狗 + 5 勇於說出自己的想法！

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    willyeing
  • TA的每日心情
    郁闷
    2025-4-28 15:02

    • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II
    10#
    发表于 2025-4-18 10:48 | 只看该作者
    学习了，谢谢

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 代頒黨中央書卷獎！

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    huo_xing

    该用户从未签到
    11#
    发表于 2025-4-18 11:10 | 只看该作者
    db-_- 发表于 2025-4-18 10:34
    5 u+ D- n+ W- J+ X向大佬们学习了一下。我认为可能是这样的。) E) o1 S& K  \1 ]
    1、输入3.3V，输出1.8V，VGS = 0，进入截止区。输出完全由上拉 ...

    9 R- C9 L( E8 X( r2 _第二条你搞错了。ds压降是由电流决定的，不是反过来。从设计理论上来说，ds压降是不需要的，只是实际生产工艺不行，有内阻存在# V( p8 u! S4 l+ b# }: h* Y; y( ^

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    超級狗

    该用户从未签到
    12#
    发表于 2025-4-18 12:07 | 只看该作者
    樓主大人：# O$ D! F9 Q8 _0 v& [/ p* a6 k
    當年同事的電路上好像用了 2.2KΩ 的上拉（Pull-Up）電阻，記憶中我們調到 240Ω 才會動，但這樣就耗電了。
    $ K8 h+ O, P( s2 X, a) F
    . p* C( J* w" C# w, Q如龍大建議，挑顆特性好一點的 MOS 管才是正解，但可以當實驗試試看。6 v! {: T+ v$ I

    , p. `2 x7 i% u還好當年那個計劃沒量產，我只是幫同事免除被領導凌遲的災難。. r5 N5 f4 V$ Q
    # T* x/ c# l3 o" e+ I

    0 |5 Y, \5 l7 I$ R7 l6 L1 u% r3 e6 q
    5 h6 v# K& {2 Y7 Q; G  F+ K! V; t+ }6 g6 G; L

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    超級狗

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    13#
    发表于 2025-4-18 13:27 | 只看该作者
    其實暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 是當年師傅他們選的，作為徒弟、我們大多也是照抄沒去多問。  F. V* f; g  m5 j0 e
    3 S3 G! i1 n5 m/ t/ j  G) g; M  J
    今日有人提問、再去翻一下規格書，這顆的特性真的是好呀～業界幾乎無人能匹敵！
    6 A* R7 z# e$ ?
    ( S" L- \- m! n7 k0 m
    3 y2 n; H" ]1 g# [/ m

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    超級狗

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    14#
    发表于 2025-4-18 15:06 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-4-22 15:40 编辑 0 ]5 O0 ?" G, v. [% b( N9 K
    超級狗 发表于 2025-4-18 08:02請參閱一下面這幾篇討論：, ?4 o. P, @! x7 o/ e* B
    https://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=7715903 w  O/ u6 H9 X; @6 c- D  A
    https://w ...

    5 V$ A8 B4 C- B5 i7 |9 a6 D樓主大人：
    ( z, z/ W2 A( m; D3 W; q/ L提醒一件事！暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 特性雖好，但它是 SC-70（或稱 SOT-416）封裝、比 SOT-23 還小一點。- U: X  ?% u* ]2 E( D* J% D

    " ~9 ^. P" b6 t7 R: B# ^如果您要 SOT-23 封裝，小弟倒是建議虐死批你呀（Nexperia）BSH103，這顆規格書上有特別寫到下列特性。1 ^) i% m% C5 j: V: U

    3 H9 s0 R: H7 A) X‘Glue-logic’; interface between logic blocks and/or periphery.3 X3 w9 x, n% `% W1 n  ^
    針對周邊邏輯介面應用！
    ; r1 n$ L1 h8 s) r0 C# R7 @: |1 ]# z5 h1 ]9 l- j" T
    我們習慣上是抄師傅的設計，所以一直沿用暗蝦密（On-Semiconductor）NTA4153N 。1 d0 r8 R8 N7 Z. N/ D3 n: b

    $ V% x" P& @0 `( ^9 m, M# w5 @
    ! b  t$ G; e  j6 B9 }; [
    6 A5 s- i. K: S( k$ l- q' v, K; o
    " z) r; s2 p2 W! w1 Y

    Nexperia BSH103 On Characteristics.jpg (59.23 KB, 下载次数: 3)

    Nexperia BSH103 On Characteristics.jpg

    Nexperia BSH103 Vds v.s. Id Curve.jpg (39.17 KB, 下载次数: 4)

    Nexperia BSH103 Vds v.s. Id Curve.jpg

    Nexperia BSH103.pdf

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    radioes8

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    15#
     楼主| 发表于 2025-4-20 22:38 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-4-18 08:02
  • 請參閱一下面這幾篇討論：
    : G: n- q9 ?8 Phttps://www.eda365.com/forum.php?mod=viewthread&tid=771590& w+ J! a2 v% F5 j
    https://w ...
    • 9 S, e# l3 s1 s5 b0 R8 y
    看了几遍您的帖子，还是没有看到重点。能详细帮忙解释下吗？
    2 o/ D# S2 d- z/ S, U2 x3 E& L1.目前看到饱和导通条件，要求VDS 大于(VGS-VGSth) ，目前设计VSD 是一直小于0的，所以没法满足这个饱和导通条件6 W9 ?$ [( W+ g, y
    2. 目前设计是遇到个例不良。就我自己的角度，觉得哪里有问题，但是没找到具体哪个参数不匹配。
    * m: X; K% `9 m2 L0 {- d  D0 @) P2 L
    , ~( Q4 ?& V* f

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    超級狗
    狗弟想了一下該怎麼解釋會比較容易，咱們就先從臨界電壓（Threshold Voltage）的定義及測試方式開始吧！ V 和 V v.s. I 曲線都是用 SMU (Source Meter Unit) 量測的。 MOSFET 臨界電壓（Threshold Voltage）V  详情 回复 发表于 2025-4-21 11:12
    bazhonglei
    换个思路！假定MOS管截止，输入为0，那么VS是不是0.6V？那VGS就是1.8-0.6=1.2V，你的手册上VT最大1.1V，是不是很接近？另外你的MOS管显然要工作在开关模式，要工作在左侧和最下面两个区，也就是电阻区和截止区，条件  详情 回复 发表于 2025-4-21 10:14
    huo_xing
    知道问题在哪了。但思想还没完全搞对。 针对Id，Vds（Vgs）这个图需要仔细理解。 1. 这个图表示在给定的gs电压下，Id和Vds电压的关系。 2. 有的手册中给出的gs电压最小是2.5V。可能有两点：第一他们完全就是从2.5  详情 回复 发表于 2025-4-21 08:41
    超級狗
    樓主大人： 要詳細寫得花點時間，我找時間再給完整的答覆。但可以給您幾個提示，您先想一下！ [*]臨界電壓（Threshold Voltage）V 的定義是什麼？ [*]您選了一顆臨界電壓（Threshold Voltage）V = 1.1V Max  详情 回复 发表于 2025-4-20 23:35

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    超級狗 + 5 勤奮好學！

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