Apakah ada bidirectional 5v-3.3v level shifter?

Apakah ada IC yang menghubungkan 3.3V Input / Output ke 5V Output / Input? Saya membutuhkannya terutama untuk Due Arduino tetapi jika ada IC dua arah yang berfungsi seperti itu akan bagus.

Beberapa orang menyarankan saya untuk menggunakan IC SN74AHC125 dan CD4050, tapi saya tidak mengerti bagaimana mereka bekerja atau bagaimana berinteraksi dengan mereka.

Penerjemah tingkat dua arah yang sangat sederhana dapat dibuat dengan satu N-MOSFET tunggal:

MOSFET yang digunakan harus menjadi model dengan ambang Vgs rendah, sehingga ia dapat memiliki RDS-ON (resistensi ON) yang relatif rendah pada level tegangan input yang dimaksudkan (3.3V dalam kasus ini).
BSS138 dalam salah satu contohnya, ia memiliki Vgs-th dari 1.5v max dan dispesifikasikan memiliki resistansi sumber-saluran yang rendah dengan tegangan Vgs serendah 2.5v (mungkin sedikit lebih rendah juga).

Contoh yang ditampilkan menggunakan terjemahan 3.3v <-> 5v tetapi juga dapat bekerja dengan 2.5v <-> 3.3v atau 2.5v <-> 5v, bahkan antara 2.5v <-> 12v. Kisaran hanya dibatasi oleh karakteristik MOSFET yang digunakan.

Sirkuit yang ditampilkan didasarkan pada catatan aplikasi dari NXP
AN97055 Bi-directional level shifter untuk I2C-bus dan sistem lainnya
Versi lebih pendek: AN10441 Teknik pemindahan level dalam desain I2C-bus

Ketika L1 tinggi (3v3) atau mengambang R1 membuat MOSFET mati sehingga R2 menarik sisi drain tinggi (ke 5v).

Ketika L1 ditarik rendah maka MOSFET melakukan dan tiriskan menjadi rendah.

Ketika level rendah (0) diterapkan ke H1 maka tegangan itu ditransfer melalui dioda substrat ke sisi sumber (L1)

Harap dicatat bahwa ukuran resistansi dapat memengaruhi kecepatan ( sumber gambar )

Solusi transistor alternatif

Artikel yang relevan mungkin berguna bagi Anda:

• Jangan membayar penerjemah level dalam sistem menggunakan voltase catu daya berganda - EDN

• 3V Tips 'n Trik - Microchip

Karena pertanyaan tampaknya berorientasi pada IC yang menyediakan pengalihan tingkat dua arah, pertimbangkan keluarga Texas Instruments TXB010x: TXB0102 memiliki 2 saluran, TXB0104 memiliki 4 saluran, dan TXB0108 memiliki 8 saluran.

Fitur menonjol dari keluarga IC ini adalah bahwa arah sinyal secara otomatis dirasakan, sehingga pin pengaturan arah yang terpisah tidak diperlukan.

Beralih kecepatan hingga 10 MHz bekerja dengan andal. Kecepatan maksimum teoritis mungkin lebih tinggi - lembar data tidak eksplisit tentang hal ini dari apa yang dapat saya tentukan.

Saya memiliki TXB0108 yang bekerja di antara Launchpad MSP430 3,6 Volt dan Arduino Nano 5 Volt, sehingga penggunaan case dari pertanyaan tersebut tercakup.

Untuk tujuan mencobanya, Adafruit menawarkan modul prebuilt yang menggabungkan TXB0108 , yang menghemat masalah menyolder bagian SMD. Mungkin ada opsi serupa untuk 0102 dan 0104 dari mereka atau orang lain.

Jika maksudnya adalah untuk menggeser level sinyal I2C , yang tidak cocok untuk IC seri TXB, opsi yang secara khusus menangani pull-up resistor dan topologi kolektor terbuka I2C adalah modul seperti ini , sekali lagi dijual oleh Adafruit dan vendor lainnya.

Modul ini menggunakan BSS138 MOSFET dengan cara yang dijelaskan dalam jawaban oleh alexan_e . Meskipun bukan IC tunggal seperti pertanyaan yang diajukan, mungkin IC memenuhi tujuan yang dimaksud. Atau, mudah untuk membuat sirkuit ini sendiri menggunakan MOSFET.

Hal lain yang harus Anda pertimbangkan adalah apakah Anda benar-benar membutuhkan pengalihan level sama sekali. Banyak chip memiliki pin input toleran 5V bahkan ketika berjalan pada tegangan yang lebih rendah seperti 3.3. CPU atmega juga menafsirkan apa pun di atas 0,6 * Vcc atau 3V untuk arduino sebagai logika yang tinggi, sehingga sinyal 3.3V dapat langsung menggerakkan pin arduino tanpa pergeseran level.

Dengan asumsi Anda menggunakan arduino 5V dan perlu berbicara dengan bagian 3.3V, jika bagian tersebut memiliki input toleran 5V (banyak yang melakukannya saat ini), cukup sambungkan mereka dan itu akan berfungsi. Jika garis dua arah Anda adalah desain kolektor terbuka, seperti i2c di mana perangkat hanya menarik garis rendah maka cukup pasang resistor pull up ke 3.3V, bukan 5V dan semuanya akan berfungsi.

Kalau tidak semua yang perlu Anda lakukan adalah memastikan garis tidak pergi di atas 3.3V, Anda dapat melakukannya dengan resistor dan zener, letakkan resistor pada garis arduino kemudian zener untuk menjepit tegangan ke 3.3V. _{(sumber: repetae.net )}

Anda mungkin tergoda untuk hidup dalam bahaya dan hanya menggunakan resistor 10k dan tidak ada yang lain. Alasan ini (kadang-kadang!) Berfungsi adalah bahwa ada dioda penjepit di dalam chip penerima yang menipiskan tegangan berlebih ke vcc atau 3.3V. Dioda ini akan terbakar jika Anda mencoba menarik seluruh garis 3.3V hingga 5V melaluinya (selain kerusakan apa pun yang disebabkan oleh menarik garis itu ke 5V), namun dengan resistor tidak banyak arus akan mengalir dan dengan asumsi garis 3.3V Anda memiliki beban non-sepele di atasnya itu tidak akan mengubah tingkat saluran listrik Anda secara substansial tetapi ada banyak peringatan. Jadi, secara umum, jangan lakukan ini kecuali Anda memiliki bus 3.3V lokal yang terisolasi dan benar-benar tidak dapat menyisihkan dua sen tambahan untuk zener. Saya hanya menyebutkannya karena Anda akan melihatnya dalam skema untuk papan pelarian tanah murah yang Anda dapatkan di ebay dan mungkin tergoda untuk menyalinnya, tapi jangan biarkan itu menyelinap melewati papan tempat memotong roti menjadi desain produksi. :)

Sunting baru saja mengetahui bahwa Anda menggunakan arduino 3.3V yang lebih baru, jadi cukup balikkan apa yang saya katakan di atas, trik zener resistor masih akan berfungsi meskipun tampaknya beberapa garis i / o pada waktunya mungkin toleran 5v, sepertinya ada beberapa ketidaksepakatan di forum. The amat kecil 3.1 juga merupakan papan ARM kecil yang bagus yang memiliki semua pin 5V toleran dan kurang dari setengah biaya karena dan dirancang lebih baik IMHO http://www.pjrc.com/store/teensy31.html

Dari departemen solusi [er?] Yang murah, FET (dari jawaban yang diterima berdasarkan appnote NXP) dapat diganti dengan dioda BJT dan Schottky seperti pada Silicon Labs AN883 . Skema mereka agak rumit dengan hal-hal lain, jadi saya telah mengekstraksi bagian penting di sini dan mengorientasikannya sehingga terlihat seperti pada jawaban yang diterima untuk perbandingan yang mudah dari kedua skema:

BJT melakukan terjemahan dalam arah> tinggi-rendah saja ... persis seperti yang dibahas dalam transistor tingkat atas Shifter . Schottky menggantikan dioda tubuh FET untuk terjemahan high-> rendah.

Di bawah ini adalah pengukuran lingkup yang diperbesar untuk penerjemah 3.3 <-> 1.8V; mereka juga mengusulkan skema ini untuk terjemahan 5 <-> 1.8V dll. Ketika melakukan terjemahan 3.3 <-> 1.8V, MMBT3904 hanya memiliki penurunan 150mV (saturasi). Dioda BAS40 mengalami penurunan 350mV ke arah yang berlawanan. Offset ini mempengaruhi (jelas) output level logika-rendah pada sisi rendah dan tinggi masing-masing penerjemah.

Mereka memiliki perangkat CMOS yang bagus di kedua sisi, jadi impedansi input tidak banyak masalah. Tidak ada degradasi yang terlihat / offset margin logika-tinggi dalam jejak 1V / div mereka, jadi saya belum repot-repot memasukkannya di sini. Impedansi input perangkat mereka setidaknya 1Mohm dari apa yang dapat saya katakan dari simulasi. Logika-margin tinggi mulai menurun di bawah impedansi masukan 100K atau lebih.

Juga, mereka merekomendasikan penerjemah berbasis BJT ini hanya hingga 300KHz atau lebih.

Saya tidak yakin yang mana dari solusi ini yang lebih murah dalam prakteknya, FET atau Schottky + BJT ... tetapi yang satu ini tentu membutuhkan lebih banyak bagian ... kecuali jika Anda menggunakan salah satu paket transistor + dioda, yang memang ada, misalnya PZMT1101 . Tetapi Anda juga membutuhkan 3 resistor.

Ya, ada banyak. Anda perlu menentukan berapa frekuensi maksimum Anda, berapa bit yang Anda butuhkan, dll. Singkatnya, Anda dapat menggunakan IC penerjemah level tegangan apa pun. Texas Instruments memiliki alat pemilihan yang rapi untuk tujuan yang sama: http://www.ti.com/logic/docs/translationresults.tsp?sectionId=458&voltageIn=5.0&searchDirection=2&voltageOut=3.3#voltintf

Juga, jika Anda mencari isolasi listrik yang bagus serta fungsi pergeseran level dua arah, saya akan merekomendasikan ISO1541 . Ini cukup murah dan memberikan perlindungan yang baik melalui isolasi.

Anda dapat menemukan ringkasan yang bagus dari semua metode di sini

http://playground.arduino.cc/Main/I2CBi-directionalLevelShifter

Solusi paling sederhana adalah menjalankan semua sirkuit Anda di 3.3V. Chip HC akan dengan senang hati berjalan di level itu.

Ketika itu tidak mungkin, Anda bisa membuat segala sesuatunya jauh lebih sederhana ketika Anda membatasi diri ke satu arah. Chip HCT pada 5V akan menerima level 3.3V dengan baik, dan pembagi dua resistor sederhana dapat mengurangi 5V menjadi 3.3V. Beberapa UC memiliki toleransi 5V pada pin mereka, jadi Anda tidak perlu pembagi. Dan jika Anda meletakkan 5V pullup pada pin, dan beralih antara arde dan terbuka (= input), Anda memiliki output 0-5V yang lumayan.

Untuk menggabungkan bus terbuka-kolektor (I2C, dallas 1-wire) trik BS138 adalah cara untuk pergi. Ada chip kecil untuk I2C yang menempatkan dua FET dalam satu rumah. (PCA9306 dll.)

Tetapi jika Anda benar-benar ingin terjemahan dua tingkat: chip seperti itu ada, periksa misalnya TXB0108.

Solusi sederhana menggunakan SN74LVC244AN. Dapat diberdayakan dengan 3V3 dan berbayar 5V pada input.