現(xiàn)代的集成電路工藝加工的間隙可達(dá)0.5μm， 而且很少限制數(shù)字I/O 信號的最大電源電壓和邏輯電平。為了將這些低電壓電路與已有的5V 器件接口，需要一個電平轉(zhuǎn)換器。對于雙向的總線系統(tǒng)像I2C 總線，電平轉(zhuǎn)換器必須也是雙向的，不需要方向選擇信號。 解決這個問題的最簡單方法是連接一個分立的OS-FET管到每條總線線路。

盡管這個方法非常簡單但它不僅能不用方向信號就能滿足雙向電平轉(zhuǎn)換的要求還能：
• 將掉電的總線部分與剩下的總線系統(tǒng)隔離開來
• 保護(hù)低電壓器件防止高電壓器件的高電壓毛刺波

連接邏輯電平不同的器件
可以通過將電壓不同的器件通過連接到電源電壓線的上拉電阻連接到相同的總線，盡管這是最簡單的解決方法，低電壓的器件必須能容忍5V ，使它們的生產(chǎn)更昂貴。但是，通過使用雙向電平轉(zhuǎn)換器可以將電源電壓和邏輯電平不同的兩部分I2C 總線連接起來。配置入圖所示。左邊的“低電壓”部分有上拉電阻而且器件連接到3.3V 的電源電壓，右邊的“高電平”部分有上拉電阻，器件連接到5V 電源電壓。兩部分的器件都有與邏輯輸入電平相關(guān)的電源電壓和開漏輸出配置的I/O。

         每條總線線路的電平轉(zhuǎn)換器是相同的，而且由一個分立的N通道增強型MOS-FET 管、串行數(shù)據(jù)線SDA的TR1 和串行時鐘線SCL 的TR2 組成。門極（g） 要連接到低電源電壓VDD1， 源極（s） 連接到“低電壓”部分的總線線路，而漏極（d） 則連接到高電壓部分的總線線路。很多MOS-FET 管的基底與它的源極內(nèi)部連接，如果內(nèi)部沒有連接，就必須建立一個外部連接。每個MOS-FET 管在漏極和基底之間都有一個集成的二極管（n-p 結(jié)）。

電平轉(zhuǎn)換器的操作
在電平轉(zhuǎn)換器的操作中要考慮下面的三種狀態(tài)：
1   沒有器件下拉總線線路。“低電壓”部分的總線線路通過上拉電阻Rp 上拉至3.3V。 MOS-FET 管的門極和源極都是3.3V， 所以它的VGS 低于閥值電壓，MOS-FET 管不導(dǎo)通。這就允許“高電壓”部分的總線線路通過它的上拉電阻Rp 拉到5V。 此時兩部分的總線線路都是高電平，只是電壓電平不同。

2    一個3.3V 器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET 管的源極也變成低電平，而門極是3.3V。 VGS上升高于閥值，MOS-FET 管開始導(dǎo)通。然后“高電壓”部分的總線線路通過導(dǎo)通的MOS-FET管被3.3V 器件下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。
3    一個5V 的器件下拉總線線路到低電平。MOS-FET 管的漏極基底二極管“低電壓”部分被下拉直到VGS 超過閥值，MOS-FET 管開始導(dǎo)通。“低電壓”部分的總線線路通過導(dǎo)通的MOS-FET 管被5V 的器件進(jìn)一步下拉到低電平。此時，兩部分的總線線路都是低電平，而且電壓電平相同。

這三種狀態(tài)顯示了邏輯電平在總線系統(tǒng)的兩個方向上傳輸，與驅(qū)動的部分無關(guān)。狀態(tài)1 執(zhí)行了電平轉(zhuǎn)換功能。狀態(tài)2 和3 按照I2C 總線規(guī)范的要求在兩部分的總線線路之間實現(xiàn)“線與”的功能。