Paso de 3,3V a 5V para E/S digitales

Question

Normalmente utilizo un Arduino para mis proyectos porque tiene entradas y salidas de 5V y tiene Vin de 5V por lo que hace la vida muy fácil cuando se interconecta con componentes de 5V. Para este proyecto quiero usar una Raspberry Pi porque quiero conectarla a una pantalla. La Pi se alimenta de 5V así que es bastante fácil. Sin embargo, tiene pines de E/S de 3,3V y los dispositivos con los que quiero interactuar son de 5V.

Tengo un dispositivo con un pin de entrada de 5V, que necesita ser conducido a 5V. El dispositivo tiene un pin de salida de 5V, que el dispositivo conduce a 5V cuando sale.

He convertido bidireccionalmente entre dispositivos de 5V y 3,3V antes, pero eso fue con un cambiador de nivel lógico que era activo LOW. El circuito es el típico con un transistor y un dio y dos resistencias pull up. Esta aplicación requiere un HIGH activo. Este proyecto afortunadamente no requiere E/S bidireccional.

Para la dirección de 5V a 3.3V, un divisor de voltaje crudo funcionará.

Sin embargo, para la dirección de 3,3V a 5V, no conozco una solución fácil. He buscado un poco y parece que hay convertidores boost (DC-DC boost converters) pero para construirlos a partir de componentes discretos necesito construir un circuito PWM para conducir la conmutación.

Sólo me preguntaba si había una forma más sencilla de conseguirlo, con una complejidad comparable a la del desplazador de nivel lógico bajo activo.

Answer 1

Dado que Dave Tweed ha señalado el fallo en la otra respuesta, he copiado básicamente mi respuesta a Desfasador de nivel de un transistor ... Tenga en cuenta también la interesante solución de Nicolas D en la pregunta.

Tengo algunas soluciones (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). Esta solución se rechaza con mayor frecuencia debido a los márgenes insuficientes.
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, puedes usar diodos y hacer un pull-up a 5V. El circuito mostrado 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. También hay muchas soluciones lógicas ic como: MC74VHC1GT125 que 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 bastante económico. El uso de esta solución debe incluir también un condensador de desacoplamiento cerca del CI.