Transistor tingkat atas shifter

Saya memerlukan pengalih level arah tunggal yang sederhana untuk konversi 3.3V -> 5V.

Ada banyak pilihan di internet, beberapa menggunakan ic logika dan beberapa menggunakan 2 NPN transistor (konverter dan inverter), tetapi saya tidak pernah menemukan opsi menggunakan hanya satu transistor (dan 2 resistor).

Pemahaman saya adalah bahwa ketika input berada pada 3.3V, transistor menghalangi dan R2 menarik output; sementara ketika input 0V transistor lewat dan menarik output ke transistor VCE (sat).

satu arah tingkat atas shifter

Jadi, mengapa konverter seperti itu tidak berfungsi? Pasti ada alasannya...

level-shifting logic-level level-translation

— Nicolas D
sumber

@medivh Ini akan memberikan Vce (sat) sebagai tegangan output pada input 0 Volts - dan untuk banyak transistor sinyal kecil, Vce (sat) jauh lebih kecil daripada penurunan dioda, misalnya 0,3 Volts maksimum untuk 2n2222 .

— Anindo Ghosh

Jelek. Anda harus menggambar skema Anda dengan lebih bijaksana, terutama jika Anda meminta orang lain untuk melihatnya. Apa yang Anda miliki adalah rangkaian sederhana, tetapi saya harus memiringkan kepala dan memikirkannya untuk menyadari apa yang sebenarnya dilakukannya. Dengan tata letak yang tepat yang akan segera jelas, dan mungkin dapat membantu Anda melihat apa yang sebenarnya terjadi di sirkuit juga. (Untuk info lebih lanjut, lihat electronics.stackexchange.com/a/28255/4512 .)

— Olin Lathrop

Skema itu terlihat cukup jelas bagi saya ..

— perisintesis

Skema terlihat cukup bagus untuk saya juga. Olin bisa sedikit pilih-pilih. Ini kehilangan titik persimpangan di bagian bawah R2, dan penunjuk Q1 harus di sebelah transistor. Juga, nomor bagian untuk transistor harus ditunjukkan (misalnya 2N2222). Ada input di sebelah kiri dan output di sebelah kanan, yang benar.

— tcrosley

Juga, Anda telah menemukan kembali paten AS 3283180 , dari tahun 1960-an.

— Fizz

Jawaban:

Shifter level tunggal-BJT dalam pertanyaan akan berfungsi: Jika impedansi input perangkat pada sisi 5 Volt secara signifikan lebih tinggi dari 6,8 k yang ditunjukkan dalam pertanyaan, sinyal ~ 0,3 hingga ~ 5 Volt yang diharapkan akan diterima (dengan mengambil sebuah 2N2222 sebagai contoh ).

Namun, untuk input impedansi yang lebih rendah, input akan bertindak sebagai pembagi tegangan dengan resistor 6,8 k, menipiskan bagian tinggi dari sinyal secara signifikan.

Sebagai contoh, jika impedansi input beban pada sisi 5 Volt adalah, katakanlah, 100 k, sinyal akan keluar sekitar 4,6-4,7 Volt. Masih tidak terlalu buruk.

Semakin rendah, dan levelnya menjadi bermasalah. Ini adalah ketika seseorang membutuhkan alternatif, seperti set-up dua transistor yang disebutkan dalam pertanyaan, untuk menggerakkan rel keluaran lebih keras.

— Anindo Ghosh
sumber

Selama driver 3.3V dapat tenggelam, katakanlah, 4 mA, resistor output pada level shifter dapat dikurangi menjadi 1.200 ohm. Dalam kondisi ini, resistor dasar dapat dinaikkan menjadi 6800 ohm, yang masih memberikan banyak drive (0,4 mA) untuk menjenuhkan transistor. Total arus yang ditenggelamkan oleh driver 3.3V adalah 4.3 mA.

— Dave Tweed

Saya tidak berpikir tentang itu, karena untuk kasus saya, saya mengharapkan impedansi input sisi 5V menjadi banyak MΩ. Tapi itu benar-benar menjelaskan mengapa orang menggunakan rute 2-NPN! Terima kasih ...

— Nicolas D

Saya suka solusi Anda. Karena pertanyaannya adalah tentang solusi sederhana, saya punya beberapa alternatif (beberapa solusi yang disediakan oleh Microchip DI SINI ):

1) Koneksi langsung: Jika Voh (tegangan output level tinggi) dari logika 3.3V Anda lebih besar dari Vih (voltase input level tinggi), yang Anda butuhkan hanyalah koneksi langsung. (diperlukan juga untuk solusi ini bahwa Vol (tegangan output level rendah) dari output 3.3V kurang dari Vil (voltase input level rendah) dari input 5V).

2) Jika kondisi di atas dekat, Anda sering dapat meningkatkan tegangan output tingkat tinggi sedikit dengan resistor pull-up (ke 3.3V) dan menghubungkan langsung sinyal.

3) Penarik pull-up dapat memberikan sedikit peningkatan tegangan tingkat tinggi. Untuk lebih lanjut, Anda dapat menggunakan dioda dan menarik hingga 5V. Rangkaian yang ditunjukkan tidak akan pull-up clear ke 5V, tetapi akan meningkatkan tegangan input level tinggi ke logika 5V dengan jumlah satu penurunan tegangan dioda (appx 0.7v). Harus diperhatikan dengan metode ini bahwa Anda masih memiliki level rendah yang valid karena juga dinaikkan oleh satu tetes dioda. Dioda Schottky dapat digunakan untuk sedikit meningkatkan tegangan level tinggi sambil meminimalkan kenaikan tegangan level rendah yang tidak diinginkan. Lihat catatan aplikasi yang disebutkan di atas untuk informasi lebih lanjut tentang sirkuit ini .:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

4) Jika Anda dapat menangani inversi logika (dan tidak memerlukan pull-up aktif), sebuah mosfet dan resistor pull-up dapat digunakan:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

5) Saya tahu Anda tidak mencari solusi ic logis, tetapi untuk kelengkapan saya akan menyebutkan satu (mungkin banyak). The MC74VHC1GT125 adalah "Noninverting Buffer / CMOS Logic Tingkat Shifter dengan LSTTL-Kompatibel Input" dalam SOT23-5 atau SOT-353 paket. Kecil, sederhana, dan murah.

Rupanya topik ini juga dibahas beberapa hari yang lalu: Langkah 3.3V ke 5V untuk digital I / O meskipun solusinya ada yang salah (terima kasih Dave Tweed).

— Tut
sumber

Ya, tetapi mereka salah dalam pertanyaan lainnya.

— Dave Tweed

Itu tampak agak mencurigakan bagi saya ... Saya akan mengedit untuk menyebutkan itu.

— Tut

Saya suka solusi ke-3, tapi saya pikir itu tunduk pada batasan impedansi input yang sama dengan skema asli saya ... kan?

— Nicolas D

Tidak persis. Rangkaian 3.3V Anda harus menenggelamkan arus kolektor dan arus basis (cukup untuk menjenuhkan Q1), tetapi kemudian akan menghasilkan Vol yang lebih rendah ke logika 5V. Rangkaian dioda hanya perlu menenggelamkan arus yang cukup untuk logika 5V (dan resistor pull-up tambahan) yang mungkin cukup rendah dalam kasus CMOS (misalnya), tetapi akan memiliki Vol yang lebih tinggi karena penurunan dioda. Konsultasikan lembar data untuk menentukan mana yang terbaik. Jika Anda memiliki margin yang cukup, jangan mengabaikan koneksi langsung yang cukup umum.

— Tut

Tidakkah harus dikatakan tentang pergantian waktu? Dengan beban 10 pF, konstanta waktu adalah 100 ns untuk salah satu transisi untuk sirkuit terakhir.

— Peter Mortensen