ก้าวขึ้น 3.3V ถึง 5V สำหรับ I / O ดิจิตอล

ปกติฉันจะใช้ Arduino สำหรับโครงการของฉันเพราะมันมีอินพุตและเอาต์พุต 5V และมี 5V Vin เพื่อให้ชีวิตง่ายขึ้นเมื่อเชื่อมต่อกับส่วนประกอบ 5V สำหรับโครงการนี้ฉันต้องการใช้ Raspberry Pi เพราะฉันต้องการเชื่อมโยงมันเข้ากับจอแสดงผล Pi ขับเคลื่อนโดย 5V จึงง่ายพอ มันมีหมุด 3.3VI / O และอุปกรณ์ที่ฉันต้องการเชื่อมต่อด้วยคือ 5V

ฉันมีอุปกรณ์ที่มีอินพุตขา 5V ซึ่งต้องขับเคลื่อนเป็น 5V อุปกรณ์มีขาออก 5V ซึ่งอุปกรณ์ขับไปยัง 5V เมื่อส่งออก

ฉันได้ทำการแปลงแบบสองทิศทางระหว่างอุปกรณ์ 5V และ 3.3V มาก่อน แต่นั่นก็คือตัวเปลี่ยนระดับตรรกะที่ใช้งาน LOW วงจรเป็นวงจรทั่วไปที่มีทรานซิสเตอร์และไดโอดและตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสองตัว แอปพลิเคชันนี้ต้องใช้งานสูง โครงการนี้โชคดีที่ไม่ต้องใช้ I / O สองทิศทาง

สำหรับทิศทาง 5V ถึง 3.3V ตัวแบ่งแรงดันน้ำมันดิบจะทำงาน

สำหรับทิศทาง 3.3V ถึง 5V ฉันไม่รู้วิธีแก้ปัญหาที่ง่าย ฉันทำการค้นหาบางอย่างและดูเหมือนจะมีบูสเตอร์ - คอนเวอร์เตอร์ (DC-DC บูสเตอร์คอนเวอร์เตอร์) แต่เมื่อต้องการสร้างจากส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องฉันจำเป็นต้องสร้างวงจร PWM เพื่อขับเคลื่อนสวิตช์

ฉันแค่สงสัยว่ามีวิธีที่ง่ายกว่าในการบรรลุเป้าหมายนี้หรือไม่โดยมีความซับซ้อนเทียบเท่ากับจำแลงระดับตรรกะต่ำที่แอ็คทีฟ

เนื่องจาก Dave Tweed ได้ชี้ให้เห็นข้อบกพร่องในคำตอบอื่น ๆ ฉันได้คัดลอกคำตอบของฉันไปที่Single transistor level up shifter ... โปรดทราบว่าโซลูชันที่น่าสนใจของ Nicolas D ในคำถาม

ฉันมีวิธีแก้ไขปัญหาเล็กน้อย (โซลูชั่นบางตัวของ Microchip ที่นี่ ):

1) การเชื่อมต่อโดยตรง: หาก Voh (แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับสูง) จากตรรกะ 3.3V ของคุณมากกว่า Vih (แรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับสูง) สิ่งที่คุณต้องมีคือการเชื่อมต่อโดยตรง (มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแก้ปัญหานี้ว่า Vol (แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับต่ำ) ของเอาต์พุต 3.3V น้อยกว่า Vil (แรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับต่ำ) ของอินพุต 5V) วิธีนี้มักถูกปฏิเสธเนื่องจากระยะขอบไม่เพียงพอ

2) หากเงื่อนไขข้างต้นอยู่ใกล้คุณมักจะสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับสูงเล็กน้อยด้วยตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ถึง 3.3V) และเชื่อมต่อสัญญาณโดยตรง

3) ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสามารถให้แรงดันไฟฟ้าระดับสูงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย คุณสามารถใช้ไดโอดและดึงได้ถึง 5V วงจรที่แสดงจะไม่ดึง 5V ชัดเจน แต่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับสูงเป็นตรรกะ 5V โดยจำนวนแรงดันไดโอดหนึ่งอัน (appx 0.7v) ต้องใช้ความระมัดระวังด้วยวิธีนี้ที่คุณยังมีระดับต่ำที่ถูกต้องเช่นเดียวกับที่เพิ่มขึ้นโดยหนึ่งไดโอดลดลง ไดโอด Schottky อาจใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้าระดับสูงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในขณะที่ลดแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำที่ไม่ต้องการเพิ่มขึ้น อ้างถึงแอพที่กล่าวถึงข้างต้นสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงจรนี้:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

4) หากคุณสามารถจัดการกับการผกผันตรรกะ (และไม่จำเป็นต้องใช้งานแบบดึงขึ้น) อาจใช้ตัวต้านทาน mosfet และ pull-up:

^{จำลองวงจรนี้}

5) นอกจากนี้ยังมีโซลูชั่น ic ตรรกะมากมายเช่น: MC74VHC1GT125ซึ่งเป็น "ตัวแปลงระดับลอจิกบัฟเฟอร์ / CMOS แบบ noninverting กับ LSTTL − อินพุตที่เข้ากันได้" ในแพ็คเกจ SOT23-5 หรือ SOT-353 ขนาดเล็กเรียบง่ายและราคาไม่แพงพอสมควร การใช้โซลูชันนี้ควรรวมตัวเก็บประจุแยกที่อยู่ใกล้กับ IC ด้วย