Повышение напряжения с 3,3 В до 5 В для цифрового ввода/вывода

Я обычно использую Arduino для своих проектов, потому что он имеет входы и выходы 5 В и 5 В Vin, что очень упрощает жизнь при взаимодействии с компонентами 5 В. Для этого проекта я хочу использовать Raspberry Pi, потому что хочу подключить его к дисплею. Pi питается от 5 В, так что это достаточно просто. Однако у него есть контакты 3.3VI / O, а устройства, с которыми я хочу взаимодействовать, имеют напряжение 5 В.

У меня есть устройство с входным контактом 5 В, которое нужно перевести на 5 В. Устройство имеет выходной контакт 5 В, который устройство приводит к 5 В при выводе.

Раньше я выполнял двунаправленное преобразование между устройствами 5 В и 3,3 В, но это было с переключателем логического уровня, который был активным НИЗКИМ. Схема типичная с транзистором, диодом и двумя подтягивающими резисторами. Для этого приложения требуется активный HIGH. К счастью, этот проект не требует двунаправленного ввода-вывода.

Для направления от 5 В до 3,3 В будет работать грубый делитель напряжения.

Однако для направления от 3,3 В до 5 В я не знаю простого решения. Я немного поискал, и, кажется, есть повышающие преобразователи (повышающие преобразователи постоянного тока), но для их сборки из дискретных компонентов мне нужно построить схему ШИМ для управления переключением.

Мне просто интересно, есть ли более простой способ добиться этого, со сложностью, сравнимой с активным переключателем низкого логического уровня.

Проверьте это различные методы взаимодействия. savagecircuits.com/…
Какой ток должен обеспечивать выход 5В? Он питает вход логического уровня?

Ответы (1)

Поскольку Дэйв Твид указал на недостаток в другом ответе, я в основном скопировал свой ответ на переключатель повышения уровня с одним транзистором ... Обратите также внимание на интересное решение Николаса Д. в вопросе.

У меня есть несколько решений (некоторые решения предоставлены Microchip ЗДЕСЬ ):

  1. Прямое подключение: если Voh (выходное напряжение высокого уровня) вашей 3,3-вольтовой логики больше, чем Vih (входное напряжение высокого уровня), все, что вам нужно, — это прямое подключение. (для этого решения также требуется, чтобы Vol (выходное напряжение низкого уровня) для выхода 3,3 В было меньше, чем Vil (входное напряжение низкого уровня) для входа 5 В). Это решение чаще всего отвергается из-за недостаточной маржи.
  2. Если вышеуказанные условия близки, вы часто можете немного увеличить выходное напряжение высокого уровня с помощью подтягивающего резистора (до 3,3 В) и напрямую подключить сигналы.
  3. Подтягивающий резистор может обеспечить небольшое повышение напряжения высокого уровня. Для большего можно использовать диоды и подтянуть до 5В. Показанная схема не подтягивает напряжение до 5 В, но увеличивает входное напряжение высокого уровня до 5 В на величину падения напряжения на одном диоде (примерно 0,7 В). При использовании этого метода необходимо соблюдать осторожность, чтобы у вас все еще был действительный низкий уровень, поскольку он также повышается на один диод. Диоды Шоттки можно использовать для небольшого увеличения напряжения высокого уровня, сводя к минимуму нежелательное увеличение напряжения низкого уровня. Обратитесь к вышеупомянутому примечанию к приложению для получения дополнительной информации об этой схеме.:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

  1. Если вы можете справиться с логической инверсией (и не требуете активного подтягивания), можно использовать MOSFET и подтягивающий резистор:

схематический

смоделируйте эту схему

  1. Существует также множество логических ИС, таких как семейство логики серии 74 AHCT (Advanced High-Speed ​​CMOS, TTL-совместимая). Хорошим выбором может быть 74AHCT125, который является неинвертирующим буфером, или 74AHCT14, который представляет собой инвертор с шестнадцатеричным триггером Шмитта. Оба они недороги и легкодоступны. Эти ИС могут выиграть от развязывающего конденсатора, особенно для быстро меняющихся сигналов.
Я думаю, что некоторые из ваших диаграмм помечены наоборот. У меня есть логический выход 3,3 В и логический вход 5 В. Я понимаю, как работает № 4, и могу подтвердить, что метка просто обратная (но это правильная схема для того, что мне нужно). Я не полностью понимаю № 3 настолько, чтобы знать, помечен ли он задом наперед или на самом деле задом наперед. При этом, если я использую два экземпляра # 4, чтобы сохранить неинвертированную логику, мне должно быть хорошо.
Этикетки не обратные. «Логический вход 3,3 В» указывает, что это вход в схему, которую я предоставил ... конечно, это выход вашей схемы. «Логический выход 5 В» просто указывает, что это выход моей схемы на ваш логический вход 5 В. Я отредактирую, чтобы уточнить.
Теперь, когда вы это объясняете, имеет смысл, но это наоборот с традиционной точки зрения (где обычная точка зрения означает точку зрения кого-то, взаимодействующего с цифровыми ИС). Еще раз спасибо.
@Huckle: Tut предоставил схему или модуль, который можно использовать для сопряжения двух других схем. Стандартом является маркировка клемм или точек интерфейса с точки зрения схемы, а не тех, которые вы не можете видеть. Вы подключаете свои выходы к входам этой схемы. Иногда нам нужно указать, где подключиться к другой цепи, но в этих случаях используйте стрелки, чтобы было понятно.
@ Не могли бы вы объяснить немного больше о том, как работает № 3? Я с трудом понимаю это. Я не уверен, для чего нужен 3.3V-D1 :( Спасибо
@wbkang ... На самом деле это не моя схема, она взята из «Microchip 3V Tips N Tricks» , упомянутых выше. Вы должны прочитать объяснение, начинающееся на стр. 16. Я думаю, что это должна быть опечатка, где они говорят, что «выходное низкое напряжение увеличивается на прямое напряжение диода D1» (я думаю, они имеют в виду D2). Мне кажется, что D1 используется как зажим для защиты устройства 3,3 В от тока, протекающего через D2, если напряжение на входе 5 В становится слишком высоким через подтягивающий резистор ...
@wbkang ... (продолжение) ... Это не всегда нужно, но это хорошая страховка; например, если источник логики 3,3 В является микроконтроллером и не имеет устойчивых к 5 В входов, логический сигнал 3,3 В, скорее всего, будет подавать питание как вход, пока его нельзя будет сконфигурировать как выход. Диод D1 в качестве ограничителя напряжения защитит этот вывод.
@Тут понял, спасибо большое. Я тестировал его сам и не мог понять, для чего нужен D1, ха-ха tinyurl.com/n975z7q Для моего небольшого проекта я остановился на 2N7000. Это было очень просто использовать.
@wbkang ... Хороший выбор. Вариант 3 не является «Святым Граалем» преобразования уровней. Его нужно применять осторожно с правильным выбором как резистора, так и диода (хорошо, что вы имитируете). Решение mosfet лучше, если вы можете жить с инверсией логики и небольшими дополнительными затратами.
Спасибо, я попробовал № 3 с моим esp8266 и светодиодной лентой 5 В, и это работает очень хорошо. :D
Повышение напряжения с 3,3 В до 5 В для цифрового ввода/вывода
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v