Desfasador de nivel de un transistor

Question

Necesito un simple y único cambiador de nivel direccional para la conversión 3.3V -> 5V.

Hay muchas opciones en internet, algunas usando un ic lógico y otras usando 2 transistores NPN (convertidor e inversor), pero nunca encontré una opción que usara sólo un transistor (y 2 resistencias).

Entiendo que cuando la entrada está a 3,3V, el transistor está bloqueando y R2 tira de la salida hacia arriba; mientras que cuando la entrada es 0V el transistor está pasando y tira de la salida hacia abajo al transistor VCE(sat).

Entonces, ¿por qué no iba a funcionar ese convertidor? Debe haber una razón...

Answer 1

El cambiador de nivel BJT simple de la pregunta funcionaría: Si la impedancia de entrada del dispositivo en el lado de 5 voltios es significativamente mayor que los 6,8 k mostrados en la pregunta, la ~0,3 a ~5 voltios se recibiría la señal ( tomando una 2n2222 como ejemplo ).

Sin embargo, para entradas de menor impedancia, la entrada actuaría como un divisor de tensión con la resistencia de 6,8 k, atenuando significativamente la parte alta de la señal.

Por ejemplo, si la impedancia de entrada de la carga en el lado de 5 voltios fuera, digamos, de 100 k, la señal alcanzaría un máximo de unos 4,6-4,7 voltios. No está mal.

Si es más bajo, el nivel se vuelve problemático. Es entonces cuando se necesita una alternativa, como la configuración de dos transistores mencionada en la pregunta, para conducir el carril de salida con más fuerza.

Answer 2

Me gusta tu solución. Como la pregunta es sobre soluciones simples, tengo algunas alternativas (algunas soluciones proporcionadas por Microchip AQUÍ ):

1) Conexión directa: Si Voh (tensión de salida de alto nivel) de su lógica de 3,3V es mayor que Vih (tensión de entrada de alto nivel), todo lo que necesita es una conexión directa. (también es necesario para esta solución que Vol (tensión de salida de bajo nivel) de la salida de 3,3V sea menor que Vil (tensión de entrada de bajo nivel) de la entrada de 5V).

2) Si las condiciones anteriores se acercan, a menudo se puede aumentar ligeramente la tensión de salida de alto nivel con una resistencia de pull-up (a 3,3V) y conectar directamente las señales.

3) La resistencia de pull-up puede proporcionar una pequeña cantidad de aumento de tensión de alto nivel. Para más, puede utilizar diodos y pull-up a 5V. El circuito que se muestra no hará un pull-up claro a 5V, pero aumentará el voltaje de entrada de alto nivel a la lógica de 5V por la cantidad de una caída de voltaje del diodo (appx 0.7v). Hay que tener cuidado con este método para que todavía tenga un nivel bajo válido, ya que también se eleva por una caída de diodo. Los diodos Schottky se pueden utilizar para un ligero aumento de la tensión de alto nivel, minimizando el aumento indeseado de la tensión de bajo nivel. Consulte la nota de aplicación mencionada anteriormente para obtener más información sobre este circuito.:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

4) Si puedes lidiar con una inversión lógica (y no necesitas un pull-up activo), se puede utilizar un mosfet y una resistencia de pull-up:

simular este circuito

5) Sé que no estás buscando una solución de ic lógica, pero para completar mencionaré una (de probablemente muchas). El MC74VHC1GT125 es un "Buffer no inversor / CMOS Logic Level Shifter con entradas compatibles con LSTTL" en un encapsulado SOT23-5 o SOT-353. Pequeño, sencillo y barato.

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Al parecer, este tema también se debatió el otro día: Paso de 3,3V a 5V para E/S digitales aunque la solución allí es incorrecta (gracias Dave Tweed).