使用三极管的普遍场景是在已知电平值情况下，那么在只知道输入GPIO的高低却不知道具体的电平值时，如何将未知转换为已知呢？本节简述如何设计这一电路以及一些相关的使用场景。

1.转换结构

因为不知道进来的电平具体值，使用电压控制型器件（MOS）来进行电平适配存在一定的风险（过压或者阈值不够），所以将未知电平转换为已知电平推荐使用三极管驱动三极管结构。如图21-1所示，当未知X输入为高时，Q1导通，则Q2关闭，输出output为VCC2；当未知X输入为低时，Q1关闭，Q2导通，输出output为GND。

图21-1：NPN-NPN结构图

图21-2是NPN-PNP结构，其中R3是预置上拉电阻，类似于上拉，并且R3和R2可以将VCC1进行分压，配合X input，组成更复杂一些的逻辑控制。当X input为高电平或者高阻时，Q1导通，Q2的Vbe小于-0.7V，Q2导通，输出output为VCC2；当X input为低电平时，Q1关闭，Q2的Vbe=0，Q2关闭，输出output为GND。

图21-2：NPN-PNP结构图

2.实例使用

图21-3是外部IO启动泊车APA的控制实例，增加了VCC_12V上拉。

图21-3：实例一

图21-4是HDMI接口常用的热插拔电平监测，HDMI(19Pin)/DVI（16 pin）的功能是热插拔检测（Hot Plug Detect，HPD），这个信号将作为主机系统是否对HDMI/DVI是否发送TMDS信号的依据。HPD是从显示器输出送往计算机主机的一个检测信号，HPD是检测接收端是否连上的一种方法，而不管接收端是否上电，SOC端IO一般是1.8V，所以需要将5V转为1.8V。

图21-4：实例二

1、当计算机通过HDMI接口与显示器相连接时，主机通过HDMI的第18脚（PWR_CON_PIN18）将＋5V电压加到显示器的DDC存储器（EDID数据存储器）向DDC存储器供电，确保即使显示器不开机，计算机主机也能通过HDMI接口读取EDID数据。

2、当显示器检测到稳定的5V电压信号后，会把HPD信号拉高（HPD也是由主机的18脚的5V信号产生的，也就是说在显示器断电的情况下HPD信号也会拉高)。

3、主机（显卡控制器）检测到HPD为高电平时，判断显示器通过HDMI与主机连接，并通过HDMI接口的第15、16脚 DDC通道（I2C）读取显示器中的EDID数据，

4、通过读取EDID,如果检测到显示器的工作模式范围与显卡相适应，则使主机显卡中的TMDS信号发送电路开始工作。

5、计算机主机对HPD信号的要求

当计算机主机上的显卡检测到DVI接口HPD引脚电压大于2V时，判断为显示器通过DVI接口与主机连接：当检测到HPD引脚电压小于0.8V时，则判断为显示器与主机之间的DVI连接已经断开。

6、如果EDID内容发生改变，HDMI规范要求接收设备/中继设备复位HPD信号至少100us，以便源设备重新读取EDID信息。(这在处理中要注意)

3.仿真效果

图21-5是针对NPN-PNP结构的Spice仿真，图21-6至图21-8是仿真结果波形，切换V2的电平，输出高电平为V3。

图21-5：仿真图例

图21-7：V2=1.8V

图21-6：V2=3.3V

图21-8：V2=10V